Hvordan øke friksjonen

Har du noen gang lurt på hvorfor hendene dine blir varme når du gni dem raskt sammen eller hvorfor å gni to pinner sammen til slutt kan starte en brann? Svaret er friksjon! Når to overflater gnir mot hverandre, motstår de naturlig hverandres bevegelse på et mikroskopisk nivå. Denne motstanden kan føre til frigjøring av energi i form av varme, varme opp hendene, gniste en brann, og så videre. Jo større friksjon, jo mer energi frigjøres, så å vite hvordan du kan øke friksjonen mellom bevegelige deler i et mekanisk system kan potensielt tillate deg å generere mye varme!

Fremgangsmåte

Metode en av 2: Å skape en mer friksjonsoverflate

1. en Lag et 'grovere' eller mer selvklebende kontaktpunkt. Når to materialer glir eller gni mot hverandre, kan tre ting skje: små kroker, kroker og uregelmessigheter på overflatene kan fange på hverandre; den ene eller begge overflatene kan deformeres som svar på bevegelsen; og til slutt kan atomene i hver overflate samhandle med hverandre. For praktiske formål gjør alle disse tre effektene det samme: generere friksjon. Å plukke overflater som er slipende (som sandpapir), deformeres når de presses (som gummi), eller har liminteraksjoner med andre overflater (som klebrig lim osv.) Er en grei måte å øke friksjonen på.
   • Tekniske lærebøker og lignende ressurser kan være gode verktøy når du velger hvilke materialer du skal bruke for å generere høy friksjon. De fleste standard byggematerialer har kjente 'friksjonskoeffisienter' - det vil si målinger av hvor mye friksjon de genererer med andre overflater. Glidende friksjonskoeffisienter for bare noen få vanlige materialer er oppført nedenfor (høyere koeffisienter indikerer større friksjon):
   • Aluminium på aluminium: 0,34
   • Tre på tre: 0,129
   • Tørr betong på gummi: 0,6-0,85
   • Våt betong på gummi: 0,45-0,75
   • Is på is: 0,01
2. 2 Press de to flatene hardere sammen. Et grunnleggende prinsipp for grunnleggende fysikk er at friksjonen et objekt opplever er proporsjonal med dets normale kraft (for våre formål er dette i utgangspunktet den kraften som den presser inn i objektet den glir mot). Dette betyr at friksjonen mellom to flater kan økes hvis overflatene presses inn i hverandre med større kraft.
   • Hvis du noen gang har brukt et sett med skivebremser (for eksempel på en bil eller sykkel), har du observert dette prinsippet i aksjon. I dette tilfellet presser du bremsene på en bil et sett med friksjonsgenererende elektroder i metallskiver festet til hjulene. Jo hardere bremsene skyves, jo hardere blir putene presset inn i skivene og jo mer friksjon genereres. Dette kan stoppe bilen raskt, men kan også frigjøre mye varme, og derfor er et sett med bremser vanligvis ganske varmt etter kraftig oppbremsing. På en sykkel trykker bremseklossene på dekkets metallramme for å forhindre at de roterer.
3. 3 Stopp enhver relativ bevegelse. Det vil si at hvis en overflate er i bevegelse i forhold til en annen, må du stoppe den. Inntil nå har vi fokusert på kinetisk (eller 'glidende') friksjon - friksjonen som oppstår mellom to gjenstander eller overflater når de gni mot hverandre. Faktisk er denne friksjonen forskjellig fra statisk friksjon - friksjonen som oppstår når ett objekt begynner å bevege seg mot et annet. I hovedsak er friksjonen mellom to objekter den største rett når de begynner å bevege seg mot hverandre. Når de allerede er i bevegelse, reduseres friksjonen. Dette er en av grunnene til at det er vanskeligere å skyve på en tung gjenstand enn å fortsette å bevege den.
   • Prøv dette enkle eksperimentet for å observere forskjellen mellom statisk og kinetisk friksjon: plasser en stol eller et annet møbel på et glatt gulv i huset ditt (ikke teppe eller teppe). Forsikre deg om at møblene ikke har beskyttende 'fotputer' eller noe annet materiale i bunnen som kan gjøre det enkelt å gli over gulvet. Prøv å skyve møblene bare hardt nok til at den begynner å bevege seg. Du bør legge merke til at så snart møblene begynner å bevege seg, blir det umiddelbart litt lettere å skyve. Dette fordi den kinetiske friksjonen mellom møblene og gulvet er mindre enn den statiske friksjonen.
4. 4 Fjern smøring mellom de to flatene. Smøremidler som olje, fett, vaselin og så videre kan redusere friksjonen mellom to gjenstander eller overflater. Dette er fordi friksjonen mellom to faste stoffer generelt er mye høyere enn friksjonen mellom disse faste stoffene og væsken mellom dem. For å øke friksjonen, prøv å fjerne smøremidler fra ligningen, og bruk bare 'tørre', ikke-smurte deler for å generere friksjon.
   • For å se det friksjonsreduserende potensialet til smøremidler, prøv dette enkle eksperimentet: Gni hendene sammen som om de er kalde, og du vil varme dem opp. Du bør umiddelbart merke dem varme opp fra friksjonen. Deretter legger du en god del krem ​​i håndflatene og prøver det samme. Ikke bare skal det være lettere å gni hendene mot hverandre raskt, men du bør også legge merke til mye mindre varme.
5. 5 Fjern hjul eller lagre for å skape glidende friksjon. Hjul, lagre og andre 'rullende' gjenstander opplever en spesiell type friksjon som kalles rullende friksjon. Denne friksjonen er nesten alltid mye mindre enn friksjonen som genereres ved ganske enkelt å skyve et tilsvarende objekt langs bakken. - Dette er grunnen til at disse gjenstandene pleier å rulle, i stedet for å gli langs bakken. For å øke friksjonen i et mekanisk system, prøv å fjerne hjul, lagre og så videre, slik at deler gni mot hverandre i stedet for å rulle mot hverandre.
   • Tenk for eksempel på forskjellen mellom å trekke en tung vekt langs bakken i en vogn og å trekke en lignende vekt i en slede. En vogn har hjul, så det er lettere å trekke enn en slede som trekker mot bakken og genererer mye glidefriksjon når den går.
6. 6 Øk væskens viskositet. Solide gjenstander er ikke de eneste tingene som kan generere friksjon. Væsker (væsker og gasser som henholdsvis vann og luft) kan også generere friksjon. Mengden friksjon et væske genererer når det passerer mot et fast stoff, avhenger av flere faktorer. En av de enkleste av disse å kontrollere er væskens viskositet - det vil si det som ofte kalles 'tykkelse'. Vanligvis genererer tyktflytende væsker (de som er 'tykke', 'klissete' osv.) Mer friksjon enn væsker som er mindre tyktflytende (de som er 'glatte' og 'flytende').
   • Tenk for eksempel på forskjellen i innsatsen du kan oppleve når du blåser vann gjennom et sugerør mot å blåse honning gjennom et sugerør. Vann, som ikke er veldig viskøst, er veldig lett å suge inn i og blåse ut av et sugerør. Honning er derimot ganske vanskeligere å bevege seg gjennom et sugerør. Dette er fordi honningens høye viskositet genererer mye motstandsfriksjon når den tvinges gjennom et smalt rør som et sugerør.
   Annonse

Metode 2 av 2: Økende væskedrag

1. en Øk viskositeten til væsken. Mediumet som et objekt beveger seg gjennom, utøver en kraft på objektets overflater som samlet utgjør friksjonskraften som virker på objektet. Jo tettere en væske er (mer tyktflytende), jo saktere vil en gjenstand under påvirkning av en gitt kraft bevege seg gjennom væsken. For eksempel vil en marmor falle raskere gjennom luft enn vann og gjennom vann raskere enn melasse.
   • Viskositeten til de fleste væsker kan økes ved å senke temperaturen på væsken. For eksempel faller en marmor saktere gjennom kald melasse enn melasse ved romtemperatur.
2. 2 Øk området som er utsatt for luft. Som nevnt ovenfor kan væsker som vann og luft generere friksjon når de beveger seg mot faste gjenstander. Friksjonskraften som et objekt opplever når det beveger seg gjennom en væske kalles drag (dette kalles noen ganger 'luftmotstand', 'vannmotstand' osv.) En av egenskapene til drag er at objekter med større profiler, eller overflaten, til væsken når de beveger seg gjennom den - ha større motstand. Væsken har mer total plass å presse mot, noe som øker friksjonen på objektet når den beveger seg gjennom den.
   • La oss for eksempel si at en rullestein og et papirark begge veier ett gram. Hvis vi slipper begge samtidig, vil rullesteinen falle rett på gulvet, mens papiret sakte vil fly til bakken. Dette er prinsippet for luftmotstand - luften skyver mot det store, brede ansiktet av papiret, og produserer luftmotstand og får det til å passere gjennom luften mye saktere enn rullesteinen, som har et relativt lite tverrsnittsareal.
3. 3 Bruk en form med større dragkoeffisient. Mens tverrsnittsarealet til et objekt er bra generell indikasjon på hvor stor drag det vil være, faktisk er drag beregninger litt mer kompliserte. Ulike former samhandler med væsker på forskjellige måter når de passerer dem - dette betyr at noen former (for eksempel flate plater) kan ha større drag enn forskjellige former (for eksempel kuler) laget av samme mengde materiale. Siden mengden som måler den relative mengden drag en form lager kalles en 'dragkoeffisient', sies det at figurer med høye drag har store dragkoeffisienter.
   • Tenk for eksempel på en flyvinge. Formen på en typisk flyvinge kalles en flyfolie . Denne formen, som er glatt, smal, avrundet og glatt, passerer lett gjennom luften. Den har en veldig lav motstandskoeffisient - 0,45. På den annen side, forestill deg om et fly hadde skarpe kanter, boksete, prismeformede vinger. Disse vingene ville generert mye mer friksjon fordi de ikke ville passere uten stor motstand. Prismer har faktisk en høyere motstandskoeffisient enn bunnplater - omtrent 1,14.
   • Objekter med større, boksere 'kroppsflyter' genererer generelt mer drag enn andre objekter. På den annen side er gjenstander med strømlinjeformede kroppsstrømmer smale, har avrundede kanter og avtar vanligvis mot baksiden av objektet - som kroppen til en fisk.
4. 4 Bruk et mindre permeabelt materiale. Noen typer materialer er gjennomtrengelige for væsker. De har med andre ord hull i dem som væsken kan passere gjennom. Dette reduserer effektivt arealet av objektet som væsken er i stand til å presse mot, og senker trekkraften. Denne egenskapen gjelder selv om hullene er mikroskopiske - så lenge hullene er store nok til å la noe av væsken passere gjennom objektet, vil motstanden reduseres. Dette er grunnen til at fallskjerm, som er designet for å skape mye drag for å redusere hastigheten på brukerens fall, er laget av sterk, lett silke eller nylon og ikke osteklut eller kaffefiltre.
   • For et eksempel på denne egenskapen som er i aksjon, kan du vurdere det faktum at en bordtennispaddel kan svinges raskere hvis noen hull bores i den. Hullene lar luften passere gjennom mens padlen svinges, noe som reduserer luftmotstanden og lar padlen bevege seg raskere.
5. 5 Øk hastigheten på objektet. Til slutt, uansett hvilken form et objekt er eller hvor gjennomtrengelig materialet det er laget av, vil motstanden det skaper alltid øke når det går raskere. Jo raskere et objekt går, desto mer flytende har det å bevege seg gjennom, og dermed jo større motstand det opplever. Objekter som beveger seg med veldig høye hastigheter, kan oppleve veldig høy friksjon på grunn av luftmotstand, så disse objektene må vanligvis være veldig strømlinjeformede, ellers vil de falle fra hverandre under kraften til dra.
   • Tenk for eksempel på Lockheed SR-71 'Blackbird', et eksperimentelt spioneringsfly bygget under den kalde krigen. Blackbird, som kunne fly med hastigheter større enn mach 3.2, opplevde ekstreme motstandskrefter i disse høye hastighetene til tross for den strømlinjeformede designen - ekstrem nok, faktisk, at metallskroget til flyet faktisk ville utvide seg fra varmen som genereres av friksjon av luften midt på flyet.
   Annonse

Samfunnsspørsmål og svar

• Spørsmål Er det noe materiale som har mer friksjon enn andre?Bess Ruff, MA
  Miljøforsker Bess Ruff er stipendiat i geografi ved Florida State University. Hun tok sin MA i miljøvitenskap og ledelse fra University of California, Santa Barbara i 2016. Hun har utført kartleggingsarbeid for marin fysisk planleggingsprosjekter i Karibia og gitt forskningsstøtte som utdannet stipendiat for Sustainable Fisheries Group.Bess Ruff, MASvar fra miljøforsker Ekspert Svar En god måte å få en bedre forståelse av hvilke materialer som har mer friksjon enn andre, er å se en tabell som inneholder friksjonskoeffisienter for vanlige materialer. Alternativt kan du tenke på to materialer og søke på internett etter deres friksjonskoeffisienter for å se hvilken som har større friksjonspotensial.
• Spørsmål Hvordan øker hastigheten friksjonen? Jo raskere et objekt går, jo mer materie (gass eller væske) har det å bevege seg gjennom, og jo større drag blir det.
• Spørsmål Hva er tre metoder for å øke friksjonen? De tre metodene for å øke friksjonen er: 1.) Ved å bruke mer kraft på objektet, 2.) Ved å øke massen til objektet som forårsaker friksjon, og 3.) Ved å skape et grovere kontaktpunkt.
• Spørsmål Hva øker friksjonen? Mer korn til en overflate øker vanligvis friksjonen. Dette er grunnen til at folk sørger for at båter og fly er så glatte som mulig.
• Spørsmål Hvordan reduserer jeg friksjonskrefter? Ved polering og / eller bruk av smøremidler /
• Spørsmål Hva er to overflater som vil øke friksjonen? Sandpapir og grov stein vil øke friksjonen. Generelt er det mer friksjon når en overflate er grov i stedet for glatt.
• Spørsmål Hvordan kan jeg øke mengden kraft som blir brukt? Jonathan Ogutu For å øke mengden kraft som brukes, øker du bare trykket du bruker når du samhandler med kroppen.
• Spørsmål Hva er 'friktivt?' Det står ikke i ordboken. Michael Wang Friktivt, ifølge Wiktionary, betyr 'Av, relatert til eller forårsaket av friksjon.'
• Spørsmål Øker et glatt, polert gulv friksjonen? Nei, det gjør det ikke, men det vil bidra til å redusere friksjonen slik at du gjør den ru overflaten glatt. Grove overflater øker friksjonen mens glatte overflater reduserer den.
• Spørsmål Hva er metoder for å redusere friksjonen? For å redusere friksjonen kan du gjøre overflaten jevnere, gjøre gjenstandene mer strømlinjeformede eller redusere kreftene som virker på overflatene.