Hur man ökar friktionen

Har du någonsin undrat varför dina händer blir varma när du snabbt gnuggar ihop dem eller varför att gnugga två pinnar ihop så småningom kan starta en brand? Svaret är friktion! När två ytor gnuggar mot varandra motstår de naturligtvis varandras rörelse på mikroskopisk nivå. Detta motstånd kan orsaka frigöring av energi i form av värme, värma dina händer, gnista eld, och så vidare. Ju större friktion, desto mer energi frigörs, så att veta hur man ökar friktionen mellan rörliga delar i ett mekaniskt system kan potentiellt tillåta dig att generera mycket värme!

Steg

Metod ett av 2: Skapa en mer friktiv yta

1. ett Skapa en ”råare” eller mer självhäftande kontaktpunkt. När två material glider eller gnuggar mot varandra kan tre saker hända: små hörn, vinklar och ojämnheter på ytorna kan fastna på varandra; en eller båda ytorna kan deformeras som svar på rörelsen; och slutligen kan atomerna inom varje yta interagera med varandra. För praktiska ändamål gör alla dessa tre effekter samma sak: generera friktion. Att plocka ytor som är slipande (som sandpapper), deformeras när de pressas (som gummi) eller har liminteraktioner med andra ytor (som klibbigt lim etc.) är ett enkelt sätt att öka friktionen.
   • Teknikböcker och liknande resurser kan vara bra verktyg när man väljer vilka material som ska användas för att generera hög friktion. De flesta vanliga byggmaterial har kända 'friktionskoefficienter' - det vill säga mått på hur mycket friktion de genererar med andra ytor. Glidande friktionskoefficienter för några få vanliga material listas nedan (högre koefficienter indikerar större friktion):
   • Aluminium på aluminium: 0,34
   • Trä på trä: 0,129
   • Torr betong på gummi: 0,6-0,85
   • Våt betong på gummi: 0,45-0,75
   • Is på is: 0,01
2. 2 Pressa de två ytorna hårdare ihop. En grundläggande princip för grundläggande fysik är att den friktion ett objekt upplever är proportionell mot dess normala kraft (för våra ändamål är detta i grunden den kraft med vilken det pressar in i objektet det glider mot). Detta innebär att friktionen mellan två ytor kan ökas om ytorna pressas in i varandra med större kraft.
   • Om du någonsin har använt en uppsättning skivbromsar (till exempel på en bil eller cykel) har du följt denna princip i handling. I detta fall trycker du på bromsarna på en bil en uppsättning friktionsgenererande dynor i metallskivor som är fästa vid hjulen. Ju hårdare bromsarna trycks, desto hårdare pressas dynorna in i skivorna och desto mer friktion genereras. Detta kan stoppa fordonet snabbt, men kan också släppa ut mycket värme, varför en uppsättning bromsar vanligtvis är ganska het efter kraftig bromsning. På en cykel trycker bromsbeläggen på däckets metallram för att hindra dem från att rotera.
3. 3 Stoppa relativ rörelse. Det vill säga, om en yta är i rörelse med avseende på en annan, stoppa den. Fram till nu har vi fokuserat på kinetisk (eller 'glidande') friktion - friktionen som uppstår mellan två föremål eller ytor när de gnuggar mot varandra. Faktum är att denna friktion skiljer sig från statisk friktion - friktionen som uppstår när ett objekt börjar röra sig mot ett annat. I huvudsak är friktionen mellan två objekt den största rätten när de börjar röra sig mot varandra. När de redan är i rörelse minskar friktionen. Detta är en av anledningarna till att det är svårare att börja skjuta ett tungt föremål än att fortsätta flytta det.
   • Prova detta enkla experiment för att observera skillnaden mellan statisk och kinetisk friktion: placera en stol eller annan möbel på ett slätt golv i ditt hus (inte matta eller matta). Se till att möblerna inte har skyddande 'fotkuddar' eller något annat material på botten som kan göra det lätt att glida över golvet. Försök att skjuta möblerna bara tillräckligt hårt så att det börjar röra sig. Du bör märka att så snart möblerna börjar röra sig blir det omedelbart något lättare att trycka på. Detta beror på att den kinetiska friktionen mellan möblerna och golvet är mindre än den statiska friktionen.
4. 4 Ta bort smörjningen mellan de två ytorna. Smörjmedel som olja, fett, vaselin och så vidare kan kraftigt minska friktionen mellan två föremål eller ytor. Detta beror på att friktionen mellan två fasta ämnen i allmänhet är mycket högre än friktionen mellan dessa fasta ämnen och vätskan mellan dem. För att öka friktionen, försök ta bort eventuella smörjmedel från ekvationen, använd endast 'torra', osmörda delar för att generera friktion.
   • För att se den friktionsminskande potentialen hos smörjmedel, prova det här enkla experimentet: Gnid i händerna som om de är kalla och du vill värma upp dem. Du bör omedelbart märka att de värms upp från friktionen. Lägg sedan en hel del lotion i dina handflator och prova samma sak. Det bör inte bara vara lättare att gnugga händerna snabbt mot varandra, utan du bör också märka mycket mindre värme.
5. 5 Ta bort hjul eller lager för att skapa glidfriktion. Hjul, lager och andra 'rullande' föremål upplever en speciell typ av friktion som kallas rullande friktion. Denna friktion är nästan alltid mycket mindre än den friktion som genereras genom att helt enkelt skjuta ett motsvarande föremål längs marken. - Det är därför dessa föremål tenderar att rulla snarare än att glida längs marken. För att öka friktionen i ett mekaniskt system, försök att ta bort hjul, lager och så vidare så att delar gnuggar mot varandra snarare än att rulla mot varandra.
   • Tänk till exempel på skillnaden mellan att dra en tung vikt längs marken i en vagn kontra att dra en liknande vikt i en släde. En vagn har hjul, så det är lättare att dra än en släde som drar mot marken och genererar mycket glidfriktion när den går.
6. 6 Öka vätskans viskositet. Fasta föremål är inte de enda saker som kan skapa friktion. Vätskor (vätskor och gaser som vatten respektive luft) kan också generera friktion. Mängden friktion som en vätska genererar när den passerar mot ett fast ämne beror på flera faktorer. En av de enklaste av dessa att kontrollera är vätskans viskositet - det vill säga det som vanligtvis kallas dess 'tjocklek'. I allmänhet genererar mycket viskösa vätskor (sådana som är 'tjocka', 'kladdiga' etc.) mer friktion än vätskor som är mindre viskösa (sådana som är 'släta' och 'flytande').
   • Tänk till exempel på skillnaden i ansträngning du kan uppleva när du blåser vatten genom ett sugrör kontra att blåsa honung genom ett sugrör. Vatten, som inte är särskilt visköst, är mycket lätt att suga in och blåsa ur ett sugrör. Honung, å andra sidan, är ganska svårare att flytta genom ett sugrör. Detta beror på att honungens höga viskositet genererar mycket resistiv friktion när den tvingas genom ett smalt rör som ett sugrör.
   Annons

Metod 2 av 2: Ökande vätskedragning

1. ett Öka vätskans viskositet. Mediet genom vilket ett objekt rör sig utövar en kraft på objektets ytor som tillsammans utgör den friktionskraft som verkar på objektet. Ju tätare en vätska är (mer viskös), desto långsammare kommer ett objekt under påverkan av en given kraft att röra sig genom vätskan. Till exempel kommer en marmor att falla snabbare genom luft än vatten och genom vatten snabbare än melass.
   • Viskositeten hos de flesta vätskor kan ökas genom att sänka vätskans temperatur. Till exempel faller en marmor långsammare genom kall melass än melass vid rumstemperatur.
2. 2 Öka området som utsätts för luft. Som nämnts ovan kan vätskor som vatten och luft generera friktion när de rör sig mot fasta föremål. Friktionskraften som ett objekt upplever när det rör sig genom en vätska kallas drag (detta kallas ibland 'luftmotstånd', 'vattenmotstånd', etc.) En av egenskaperna hos drag är att objekt med större profiler, eller yta, till vätskan när de rör sig genom den - ha större drag. Vätskan har mer totalt utrymme att trycka mot, vilket ökar friktionen på föremålet när den rör sig genom den.
   • Låt oss till exempel säga att en sten och ett pappersark båda väger ett gram. Om vi ​​släpper båda samtidigt, kommer rullstenen att falla rakt på golvet medan papperet långsamt kommer att driva till marken. Detta är huvudmotståndet för drag i aktion - luften trycker mot papperets stora, breda yta, producerar drag och får det att passera genom luften mycket långsammare än kiselstenen, som har ett relativt litet tvärsnittsarea.
3. 3 Använd en form med större dragkoefficient. Medan ett objekts tvärsnittsarea är bra allmän indikation på hur stor dess drag blir, i själva verket är dragberäkningar lite mer komplicerade. Olika former interagerar med vätskor på olika sätt när de passerar dem - det betyder att vissa former (till exempel platta plattor) kan ha större drag än olika former (till exempel sfärer) gjorda av samma mängd material. Eftersom kvantiteten som mäter den relativa mängden drag som en form gör kallas en '' dragkoefficient '', sägs det att figurer med höga drag har stora dragkoefficienter.
   • Tänk till exempel på en flygplansvinge. Formen på en typisk flygplanving kallas en flygblad . Denna form, som är slät, smal, rundad och snygg, passerar lätt genom luften. Den har en mycket låg dragkoefficient - 0,45. Å andra sidan, tänk dig om ett flygplan hade skarpa, boxiga, prismaformade vingar. Dessa vingar skulle generera mycket mer friktion eftersom de inte skulle passera igenom utan stort motstånd. I själva verket har prismer en högre dragkoefficient än flygblad - cirka 1,14.
   • Objekt med större, mer boxiga 'kroppsflöden' genererar i allmänhet mer drag än andra objekt. Å andra sidan är föremål med strömlinjeformade kroppsflöden smala, har avrundade kanter och avsmalnar vanligtvis mot baksidan av föremålet - som fiskens kropp.
4. 4 Använd ett mindre permeabelt material. Vissa typer av material är permeabla för vätskor. Med andra ord har de hål i sig som vätskan kan passera genom. Detta minskar effektivt det område av föremålet som vätskan kan trycka mot och sänker dragkraften. Den här egenskapen gäller även om hålen är mikroskopiska - så länge hålen är tillräckligt stora för att låta en del av vätskan passera genom föremålet, minskas dragningen. Detta är anledningen till att fallskärmar, som är utformade för att skapa mycket drag för att sänka användarens fallhastighet, är gjorda av stark, lätt siden eller nylon och inte ostduk eller kaffefilter.
   • För ett exempel på den här egenskapen i aktion, överväga det faktum att en pingisskovel kan svängas snabbare om några hål borras i den. Hålen låter luft passera genom när paddel svängs, vilket kraftigt minskar luftmotståndet och låter paddeln röra sig snabbare.
5. 5 Öka objektets hastighet. Slutligen, oavsett vilken form ett objekt är eller hur permeabelt materialet det är tillverkat av är, kommer det att dra alltid att öka när det går snabbare. Ju snabbare ett objekt går, desto mer flytande har det att röra sig igenom och därmed desto större drag upplever det. Objekt som rör sig i mycket höga hastigheter kan uppleva mycket hög friktion på grund av drag, så dessa objekt måste vanligtvis vara mycket strömlinjeformade annars faller de isär under dragkraften.
   • Tänk till exempel på Lockheed SR-71 'Blackbird', ett experimentellt spionplan byggt under det kalla kriget. Blackbird, som kunde flyga med hastigheter som är högre än mach 3.2, upplevde extrema dragkrafter vid dessa höga hastigheter trots sin strömlinjeformade design - tillräckligt extremt, faktiskt, att planetets metallkropp faktiskt skulle expandera från värmen som genereras av friktion av luften i mitten av flygningen.
   Annons

Gemensamma frågor och svar

• Fråga Finns det något material som har mer friktion än andra?Bess Ruff, MA
  Miljöforskare Bess Ruff är doktorand i geografi vid Florida State University. Hon tog sin magisterexamen i miljövetenskap och management från University of California, Santa Barbara 2016. Hon har genomfört kartläggningsarbete för marin fysisk planeringsprojekt i Karibien och gett forskningsstöd som doktorand för Sustainable Fisheries Group.Bess Ruff, MASvar från miljövetenskapsexpert Ett bra sätt att få en bättre uppfattning om vilka material som har mer friktion än andra är att konsultera en tabell som innehåller friktionskoefficienter för vanliga material. Alternativt kan du tänka på två material och söka på internet efter deras friktionskoefficienter för att se vilken som har större friktionspotential.
• Fråga Hur ökar hastigheten friktionen? Ju snabbare ett objekt går, desto mer materia (gas eller vätska) måste det röra sig igenom och därmed desto större drag upplever det.
• Fråga Vilka är tre metoder för att öka friktionen? De tre metoderna för att öka friktionen är: 1.) Genom att applicera mer kraft på objektet, 2.) Genom att öka massan av objektet som orsakar friktion, och 3.) Genom att skapa en hårdare kontaktpunkt.
• Fråga Vad ökar friktionen? Mer korn till en yta ökar vanligtvis friktionen. Det är därför människor ser till att båtar och flygplan är så smidiga som möjligt.
• Fråga Hur minskar jag friktionskrafterna? Genom polering och / eller användning av smörjmedel /
• Fråga Vad är två ytor som skulle öka friktionen? Sandpapper och grov sten skulle öka friktionen. Generellt finns det mer friktion när en yta är grov snarare än slät.
• Fråga Hur kan jag öka mängden kraft som används? Jonathan Ogutu För att öka mängden kraft som används helt enkelt öka mängden tryck du applicerar när du interagerar med kroppen.
• Fråga Vad är 'friktivt?' Det finns inte i ordlistan. Michael Wang Friktivt betyder enligt Wiktionary 'Av, relaterar till eller orsakad av friktion.'
• Fråga Ökar friktionen på ett jämnt, polerat golv? Nej, det gör det inte men det hjälper till att minska friktionen så att du gör den grova ytan slät. Grova ytor ökar friktionen medan släta ytor minskar den.
• Fråga Vilka är metoder för att minska friktionen? För att minska friktionen kan du göra ytan mjukare, göra föremålen mer strömlinjeformade eller minska krafterna som verkar på ytorna.