Gaya gesekan di alam merupakan fakta menarik. Gaya gesekan: beberapa fakta menarik. Jenis gaya gesekan

Lembaga pendidikan anggaran kota

"Sekolah Menengah Pervomaiskaya"

Desa Pervomaisky

Riset

“Gaya gesekan dan sifat-sifatnya yang bermanfaat”

Diselesaikan oleh: Platon Alexei,

siswa kelas 9 – “D”.

Pengawas:

,

Guru fisika

Desa Pervomaisky

wilayah Tambov

2012

1. Pendahuluan 3

2. Penelitian opini publik. 4

3. Apa itu gesekan (sedikit teori). 5

3.1. Gesekan istirahat. 5

3.2. Gesekan geser. 6

3.3. Gesekan bergulir. 6

3.4. Referensi sejarah. 8

3.5. Koefisien gesekan. 9

3.6. Peran gaya gesekan. sebelas

4. Hasil percobaan. 12

5. Rancangan karya dan kesimpulan. 13

6. Kesimpulan. 15

7. Daftar literatur bekas. 16

1. Perkenalan

Masalah:Pahami apakah kita memerlukan gaya gesekan dan temukan sifat-sifatnya yang bermanfaat.

Bagaimana sebuah mobil berakselerasi, dan gaya apa yang memperlambatnya saat mengerem? Mengapa mobil tergelincir di jalan licin? Apa yang menyebabkan suku cadang cepat aus? Mengapa sebuah mobil, setelah melaju dengan kecepatan tinggi, tiba-tiba tidak bisa berhenti? Bagaimana tumbuhan bisa bertahan di dalam tanah? Mengapa sulit memegang ikan hidup di tangan? Bagaimana kita dapat menjelaskan tingginya persentase cedera dan kecelakaan lalu lintas selama kondisi cuaca dingin di musim dingin?

Jawaban atas pertanyaan ini dan banyak pertanyaan lain yang berkaitan dengan gerak benda diberikan oleh hukum gesekan.

Dari pertanyaan-pertanyaan di atas dapat disimpulkan bahwa gesekan merupakan fenomena yang merugikan sekaligus menguntungkan.

Pada abad ke-18, seorang fisikawan Perancis menemukan hukum yang menyatakan bahwa gaya gesekan antara benda padat tidak bergantung pada luas kontak, tetapi sebanding dengan gaya reaksi tumpuan dan bergantung pada sifat permukaan yang bersentuhan. . Ketergantungan gaya gesekan pada sifat-sifat permukaan yang bersentuhan ditandai dengan koefisien gesekan. Koefisien gesekan berkisar antara 0,5 hingga 0,15. Meskipun banyak hipotesis telah diajukan sejak saat itu untuk menjelaskan hukum ini, teori gaya gesekan yang lengkap masih belum ada. Gesekan ditentukan oleh sifat permukaan benda padat, dan sifat tersebut sangat kompleks serta belum sepenuhnya dipelajari.

Tujuan utama dari proyek ini : 1) Pelajari sifat gaya gesekan; jelajahi faktor-faktor yang bergantung pada gesekan; pertimbangkan jenis gesekan.

2) Mengetahui bagaimana seseorang memperoleh pengetahuan tentang fenomena tersebut, apa sifatnya.

3) Tunjukkan apa peran fenomena gesekan atau ketidakhadirannya dalam kehidupan kita; jawab pertanyaan: “Apa yang kita ketahui tentang fenomena ini?”

4) Membuat eksperimen demonstrasi; menjelaskan hasil fenomena yang diamati.

Tugas: Menelusuri pengalaman sejarah umat manusia dalam penggunaan dan penerapan fenomena ini; mengetahui sifat fenomena gesekan, hukum gesekan; melakukan eksperimen yang mengkonfirmasi pola dan ketergantungan gaya gesekan; memikirkan dan membuat eksperimen demonstrasi yang membuktikan ketergantungan gaya gesekan pada gaya tekanan normal, pada sifat-sifat permukaan yang bersentuhan, pada kecepatan gerak relatif benda.

Untuk mencapai tujuan kami, kami mengerjakan proyek ini di bidang berikut:

1) Penelitian opini publik;

2) Kajian teori gesekan;

3) Eksperimen;

4) Desain.

Relevansi masalah. Fenomena gesekan sangat sering terjadi dalam kehidupan kita. Semua pergerakan benda yang bersentuhan relatif satu sama lain selalu terjadi dengan gesekan. Gaya gesekan selalu mempengaruhi, sedikit banyak, sifat gerak.

Hipotesa. Gaya gesek yang berguna bergantung pada jenis permukaan gesekan dan gaya tekanan.

Signifikansi praktis terdiri dari penerapan ketergantungan gaya gesekan pada gaya reaksi tumpuan, pada sifat-sifat permukaan yang bersentuhan, dan pada kecepatan gerak di alam. Hal ini juga perlu diperhitungkan dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.

Kepentingan ilmiah adalah bahwa dalam proses mempelajari masalah ini, diperoleh beberapa informasi tentang penerapan praktis dari fenomena gesekan.

2. Penelitian opini publik.

Sasaran: menunjukkan peran apa yang dimainkan oleh fenomena gesekan atau ketidakhadirannya dalam kehidupan kita; jawab pertanyaan: “Apa yang kita ketahui tentang fenomena ini?”

Kami mempelajari peribahasa dan ucapan di mana kekuatan gesekan statis, menggelinding, dan meluncur dimanifestasikan; kami mempelajari pengalaman manusia dalam penggunaan gesekan dan cara-cara untuk melawan gesekan.

Amsal dan ucapan:

Tidak akan ada salju, tidak akan ada jejak.

Akan ada kereta yang tenang di gunung.

Sulit untuk berenang melawan air.

Jika Anda suka bersepeda, Anda juga suka membawa kereta luncur.

Kesabaran dan kerja keras akan menghancurkan segalanya.

Itu sebabnya gerobak mulai bernyanyi karena sudah lama tidak makan tar.

Dan dia mencoret-coret, dan bermain, dan membelai, dan berguling. Dan semuanya dalam bahasa.

Dia berbohong bahwa dia menjahit dengan sutra.

Ambil koin dan gosokkan pada permukaan yang kasar. Kami jelas akan merasakan perlawanan - ini adalah kekuatan gesekan. Jika Anda menggosok terlalu cepat, koin akan mulai memanas, mengingatkan kita bahwa gesekan menghasilkan panas - sebuah fakta yang diketahui manusia Zaman Batu, karena inilah cara orang pertama kali belajar membuat api.

Gesekan memberi kita kesempatan untuk berjalan, duduk, dan bekerja tanpa takut buku dan buku catatan terjatuh dari meja, meja tergelincir hingga menyentuh sudut, dan pena terlepas dari jari kita.

Gesekan meningkatkan stabilitas. Tukang kayu meratakan lantai agar meja dan kursi tetap berada di tempatnya.

Namun, gesekan kecil di atas es dapat dimanfaatkan dengan sukses secara teknis. Buktinya adalah apa yang disebut jalan es, yang dibangun untuk mengangkut kayu dari lokasi penebangan ke jalur kereta api atau ke titik arung jeram. Di jalan yang memiliki rel es mulus, dua ekor kuda menarik kereta luncur yang memuat 70 ton kayu gelondongan.

Gesekan bukan hanya mengerem pergerakan. Ini juga merupakan alasan utama rusaknya perangkat teknis, sebuah masalah yang juga dihadapi manusia pada awal mula peradaban. Selama penggalian salah satu kota tertua di Sumeria - Uruk - ditemukan sisa-sisa roda kayu besar, yang berusia 4,5 ribu tahun. Roda-rodanya dilapisi dengan paku tembaga dengan tujuan untuk melindungi konvoi dari keausan yang cepat.

Dan di era kita, perjuangan melawan keausan perangkat teknis adalah masalah teknik yang paling penting, solusi yang berhasil akan menghemat puluhan juta ton baja dan logam non-besi, dan secara tajam mengurangi produksi banyak mesin dan suku cadang untuk mereka.

Di zaman kuno, para insinyur telah memiliki sarana penting untuk mengurangi gesekan pada mekanisme itu sendiri seperti bantalan biasa logam yang dapat diganti, dilumasi dengan lemak atau minyak zaitun, dan bahkan bantalan gelinding.

Bantalan pertama di dunia dianggap sebagai simpul sabuk yang menopang gandar gerobak Sumeria kuno.

Bantalan dengan lapisan logam yang dapat diganti terkenal di Yunani kuno, di mana bantalan tersebut digunakan di gerbang sumur dan pabrik.

Tentu saja gesekan juga berperan positif dalam kehidupan kita, namun juga berbahaya bagi kita, terutama di musim dingin, saat terdapat es.

3. Apa itu gesekan (sedikit teori)

Sasaran:mempelajari sifat gaya gesekan; jelajahi faktor-faktor yang bergantung pada gesekan; pertimbangkan jenis gesekan.

Gaya gesek

Jika kita mencoba memindahkan kabinet, kita akan langsung melihat bahwa hal itu tidak mudah dilakukan. Pergerakannya akan terhambat oleh interaksi kakinya dengan lantai tempatnya berdiri. Ada 3 jenis gesekan : gesekan statis, gesekan geser, gesekan menggelinding. Kami ingin mengetahui perbedaan spesies ini satu sama lain dan apa kesamaannya?

3.1. Friksi statis

Untuk mengetahui inti dari fenomena ini, Anda dapat melakukan percobaan sederhana. Tempatkan balok pada papan miring. Jika sudut kemiringan papan tidak terlalu besar, balok mungkin tetap berada di tempatnya. Apa yang mencegahnya meluncur ke bawah? Gesekan istirahat.

Mari kita tekan tangan kita ke buku catatan yang tergeletak di atas meja dan gerakkan. Buku catatan akan bergerak relatif terhadap meja, tetapi akan bertumpu relatif terhadap telapak tangan kita. Apa yang kami gunakan untuk membuat buku catatan ini bergerak? Menggunakan gesekan statis antara notebook dan tangan Anda. Gesekan statis menggerakkan beban pada ban berjalan yang bergerak, mencegah tali sepatu terlepas, menahan paku yang ditancapkan ke papan, dan lain-lain.

Kekuatan gesekan statis bisa berbeda. Ia tumbuh seiring dengan kekuatan yang berusaha menggerakkan tubuh dari tempatnya. Tetapi untuk dua benda yang saling bersentuhan, nilai tersebut mempunyai nilai maksimum tertentu, yang tidak bisa lebih besar lagi. Misalnya, untuk balok kayu yang bertumpu pada papan kayu, gaya gesek statis maksimum kira-kira 0,6 dari beratnya. Dengan menerapkan gaya pada benda yang melebihi gaya gesekan statis maksimum, kita akan menggerakkan benda dan benda itu akan mulai bergerak. Dalam hal ini gesekan statis akan digantikan oleh gesekan geser.

3.2. Gesekan geser

Apa yang menyebabkan kereta luncur berhenti secara bertahap saat meluncur menuruni gunung? Karena gesekan geser. Mengapa keping yang meluncur di atas es melambat? Akibat gesekan geser, selalu arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Penyebab gaya gesekan:

1) Kekasaran permukaan benda yang bersentuhan. Bahkan permukaan yang terlihat halus, nyatanya selalu memiliki ketidakteraturan mikroskopis (tonjolan, cekungan). Ketika satu benda meluncur di atas permukaan benda lain, ketidakteraturan ini saling menempel dan dengan demikian mengganggu pergerakan;

2) tarik menarik antarmolekul yang bekerja pada titik kontak benda-benda yang bergesekan. Tarik-menarik terjadi antar molekul suatu zat pada jarak yang sangat pendek. Daya tarik molekul muncul ketika permukaan benda yang bersentuhan dipoles dengan baik. Jadi, misalnya ketika dua logam dengan permukaan yang sangat bersih dan halus, diproses dalam ruang hampa dengan menggunakan teknologi khusus, meluncur relatif, maka gaya geseknya ternyata jauh lebih kuat daripada gaya gesek antara balok kayu yang satu dengan yang lain, dan selanjutnya meluncur menjadi tidak mungkin.

3.3. Gesekan bergulir

Jika suatu benda tidak meluncur pada permukaan benda lain, tetapi seperti roda atau silinder, menggelinding, maka gesekan yang timbul pada titik kontaknya disebut gesekan menggelinding. Roda yang menggelinding agak tertekan ke permukaan jalan, sehingga selalu ada gundukan kecil di depannya yang harus diatasi. Justru fakta bahwa roda yang berputar terus-menerus harus melewati gundukan yang muncul di depan itulah yang menyebabkan gesekan menggelinding. Selain itu, semakin keras jalannya, semakin sedikit gesekan yang terjadi. Pada beban yang sama, gaya gesekan gelinding jauh lebih kecil daripada gaya gesekan geser (hal ini diketahui pada zaman dahulu). Jadi, kaki-kaki benda berat, misalnya tempat tidur, piano, dll, dilengkapi dengan roller. Dalam teknologi, bantalan gelinding, atau disebut bantalan bola dan rol, banyak digunakan untuk mengurangi gesekan pada mesin.

Gesekan seperti ini disebut gesekan kering. Kami tahu mengapa buku itu tidak jatuh ke meja. Tapi apa yang mencegahnya tergelincir jika mejanya sedikit miring? Jawaban kami adalah gesekan! Kami akan mencoba menjelaskan sifat gaya gesekan.

Sekilas, menjelaskan asal mula gaya gesekan sangatlah sederhana. Toh, permukaan meja dan sampul bukunya kasar. Hal ini dapat dirasakan dengan sentuhan, dan di bawah mikroskop terlihat bahwa permukaan benda padat paling mirip dengan negara pegunungan. Tonjolan yang tak terhitung jumlahnya menempel satu sama lain, menjadi sedikit berubah bentuk dan mencegah buku tergelincir. Jadi, gaya gesekan statis disebabkan oleh gaya interaksi molekul yang sama dengan gaya elastisitas biasa.

Jika kita menambah kemiringan meja, buku akan mulai meluncur. Jelas sekali, hal ini mulai “memotong” tuberkel, memutus ikatan molekul yang tidak mampu menahan peningkatan beban. Gaya gesek tetap bekerja, tetapi gaya gesek gesernya. Tidak sulit untuk mendeteksi “terkelupasnya” tuberkel. Akibat dari “chipping” ini adalah keausan pada bagian yang bergesekan.

Tampaknya semakin teliti permukaannya dipoles, semakin kecil gaya gesekannya. Sampai batas tertentu hal ini benar. Penggilingan mengurangi, misalnya, gaya gesekan antara dua batang baja. Tapi tidak selamanya! Gaya gesekan tiba-tiba mulai meningkat seiring dengan meningkatnya kehalusan permukaan. Ini tidak terduga, tapi masih bisa dimengerti.

Saat permukaannya dihaluskan, permukaannya semakin dekat satu sama lain.

Namun, selama ketinggian ketidakteraturan melebihi beberapa jari-jari molekul, tidak ada gaya interaksi antara molekul-molekul pada permukaan yang berdekatan. Bagaimanapun, ini adalah kekuatan jarak pendek. Ketika kesempurnaan pemolesan tertentu tercapai, permukaan akan menjadi sangat dekat sehingga kekuatan perekat molekul ikut berperan. Mereka akan mulai mencegah batang bergerak relatif satu sama lain, yang menghasilkan gaya gesekan statis. Ketika batangan halus tergelincir, ikatan molekul antara permukaannya terputus, seperti halnya ikatan di dalam tuberkel itu sendiri putus pada permukaan kasar. Putusnya ikatan molekul adalah perbedaan utama antara gaya gesek dan gaya elastis. Ketika gaya elastis timbul, keruntuhan seperti itu tidak terjadi. Oleh karena itu, gaya gesekan bergantung pada kecepatan.

Seringkali buku-buku populer dan cerita fiksi ilmiah melukiskan gambaran dunia tanpa gesekan. Dengan cara ini Anda dapat dengan jelas menunjukkan manfaat dan bahaya gesekan. Namun kita tidak boleh lupa bahwa gesekan didasarkan pada gaya listrik interaksi antar molekul. Penghancuran akibat gesekan sebenarnya berarti penghancuran gaya-gaya listrik dan, oleh karena itu, disintegrasi materi secara menyeluruh yang tidak dapat dihindari.

Namun pengetahuan tentang sifat gesekan tidak datang kepada kita dengan sendirinya. Hal ini didahului oleh penelitian ekstensif oleh para ilmuwan eksperimental selama beberapa abad. Tidak semua pengetahuan berakar dengan mudah dan sederhana; banyak yang memerlukan pengujian dan pembuktian eksperimental berulang-ulang. Pemikir paling cemerlang pada abad-abad terakhir telah mempelajari ketergantungan modulus gaya gesekan pada banyak faktor: pada luas kontak permukaan, pada jenis bahan, pada beban, pada ketidakrataan dan kekasaran permukaan, pada kecepatan relatif. pergerakan tubuh. Nama-nama ilmuwan ini: Leonardo da Vinci, Amonton, Leonard Euler, Charles Coulomb - ini adalah nama-nama yang paling terkenal, tetapi ada juga para ilmuwan biasa. Semua ilmuwan yang berpartisipasi dalam penelitian ini melakukan eksperimen di mana usaha dilakukan untuk mengatasi gaya gesekan.

3.4. Referensi sejarah

Saat itu tahun 1500 . Seniman, pematung, dan ilmuwan besar Italia Leonardo da Vinci melakukan eksperimen aneh yang mengejutkan murid-muridnya.

Dia menyeretnya melintasi lantai, baik tali yang dipilin rapat, atau tali yang sama sepanjang panjangnya. Ia tertarik dengan jawaban atas pertanyaan: apakah gaya gesekan geser bergantung pada luas permukaan benda yang bersentuhan saat bergerak? Para mekanik pada masa itu sangat yakin bahwa semakin besar bidang kontak, semakin besar pula gaya gesekannya. Mereka beralasan seperti ini: semakin banyak poin tersebut, semakin besar kekuatannya. Jelas sekali bahwa pada permukaan yang lebih besar akan terdapat lebih banyak titik kontak seperti itu, sehingga gaya gesekan harus bergantung pada luas benda yang bergesekan.

Leonardo da Vinci ragu dan mulai melakukan eksperimen. Dan saya mendapat kesimpulan yang luar biasa: gaya gesekan geser tidak bergantung pada luas benda yang bersentuhan. Dalam perjalanannya, Leonardo da Vinci mempelajari ketergantungan gaya gesekan pada bahan pembuat benda, pada besarnya beban pada benda tersebut, pada kecepatan geser dan derajat kehalusan atau kekasaran permukaannya. Dia mendapat hasil sebagai berikut:

1. Tidak bergantung pada daerah.

2. Tidak bergantung pada bahannya.

3. Tergantung besarnya beban (sebanding dengannya).

4. Tidak bergantung pada kecepatan geser.

5. Tergantung kekasaran permukaan.

1699 . Ilmuwan Perancis Amonton, sebagai hasil eksperimennya, menjawab lima pertanyaan yang sama. Untuk tiga yang pertama - sama, untuk yang keempat - tergantung. Yang kelima - tidak tergantung. Itu berhasil, dan Amonton membenarkan kesimpulan tak terduga Leonardo da Vinci tentang independensi gaya gesekan dari area kontak benda. Tetapi pada saat yang sama, dia tidak setuju dengannya bahwa gaya gesekan tidak bergantung pada kecepatan geser; Ia percaya bahwa gaya gesekan geser bergantung pada kecepatan, tetapi ia tidak setuju bahwa gaya gesekan bergantung pada kekasaran permukaan.

Selama abad ke-18 dan ke-19, terdapat tiga puluh penelitian mengenai topik ini. Penulisnya hanya menyetujui satu hal - gaya gesekan sebanding dengan gaya tekanan normal yang bekerja pada benda yang bersentuhan. Namun belum ada kesepakatan mengenai masalah lain. Fakta eksperimental terus membingungkan bahkan para ilmuwan paling terkemuka sekalipun: gaya gesekan tidak bergantung pada luas benda yang bergesekan.

1748 . Anggota penuh Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia Leonhard Euler menerbitkan jawabannya atas lima pertanyaan tentang gesekan. Tiga yang pertama sama dengan yang sebelumnya, tetapi yang keempat dia setuju dengan Amonton, dan yang kelima - dengan Leonardo da Vinci.

1779 . Sehubungan dengan diperkenalkannya mesin dan mekanisme ke dalam produksi, terdapat kebutuhan mendesak untuk kajian yang lebih mendalam tentang hukum gesekan. Fisikawan Perancis terkemuka Coulomb mulai memecahkan masalah gesekan dan mengabdikan dua tahun untuk itu. Ia melakukan eksperimen di galangan kapal di salah satu pelabuhan Perancis. Di sana ia menemukan kondisi produksi praktis di mana gaya gesekan memainkan peran yang sangat penting. Liontin itu menjawab semua pertanyaan - ya. Gaya gesekan total, sampai batas tertentu, masih bergantung pada ukuran permukaan benda yang bergesekan, berbanding lurus dengan gaya tekanan normal, bergantung pada bahan benda yang bersentuhan, bergantung pada kecepatan geser dan derajatnya. kehalusan permukaan gosok. Selanjutnya, para ilmuwan menjadi tertarik pada pertanyaan tentang pengaruh pelumasan, dan jenis gesekan diidentifikasi: cair, murni, kering, dan batas.

Jawaban yang benar

Gaya gesekan tidak bergantung pada luas benda yang bersentuhan, tetapi bergantung pada bahan benda: semakin besar gaya tekanan normal, semakin besar gaya gesekan. Pengukuran yang akurat menunjukkan bahwa modulus gaya gesekan geser bergantung pada modulus kecepatan relatif.

Gaya gesekan tergantung pada kualitas pemrosesan permukaan gosok dan peningkatan gaya gesekan yang diakibatkannya. Jika Anda memoles permukaan benda yang bersentuhan dengan hati-hati, maka jumlah titik kontak dengan gaya tekanan normal yang sama meningkat, dan oleh karena itu gaya gesekan meningkat. Gesekan dikaitkan dengan mengatasi ikatan molekul antara benda-benda yang berkontak.

3.5.Koefisien gesekan

Gaya gesekan bergantung pada gaya yang menekan suatu benda ke permukaan benda lain, yaitu pada gaya tekanan normal N dan pada kualitas permukaan gosok.

Pada percobaan tribometer, gaya tekanan normal adalah berat balok. Mari kita ukur gaya tekanan normal yang sama dengan berat cangkir dengan beban pada saat balok meluncur secara seragam. Sekarang mari kita gandakan gaya tekanan normal dengan menempatkan beban pada balok. Dengan menempatkan beban tambahan pada cangkir, kami kembali membuat balok bergerak secara merata.

Gaya gesekan akan berlipat ganda. Berdasarkan percobaan serupa, ditemukan bahwa, dengan bahan dan kondisi permukaan gosok yang tidak berubah, gaya gesekannya berbanding lurus dengan gaya tekanan normal, yaitu.

Nilai yang mencirikan ketergantungan gaya gesekan pada material dan kualitas pemrosesan permukaan gosok disebut koefisien gesekan. Koefisien gesekan diukur dengan angka abstrak yang menunjukkan bagian mana dari gaya tekanan normal yang merupakan gaya gesekan

μ tergantung pada sejumlah alasan. Pengalaman menunjukkan bahwa gesekan antara benda-benda dari zat yang sama, secara umum, lebih besar daripada gesekan antara benda-benda dari zat yang berbeda. Dengan demikian, koefisien gesek baja terhadap baja lebih besar dibandingkan koefisien gesek baja terhadap tembaga. Hal ini dijelaskan oleh adanya gaya interaksi molekul, yang jauh lebih besar pada molekul homogen dibandingkan molekul berbeda.

Mempengaruhi gesekan dan kualitas pemrosesan permukaan gosok.

Bila kualitas pengolahan permukaan-permukaan tersebut berbeda, maka ukuran kekasaran pada permukaan gosok juga tidak sama, semakin kuat daya rekat kekasaran tersebut, yaitu semakin besar gesekan. Akibatnya, bahan dan kualitas pemrosesan yang sama pada kedua permukaan gosok sesuai dengan nilai font-size:14.0pt;line-height:115%"> tertinggi kekuatan interaksi. Jika pada rumus sebelumnya dibawah F tr berarti gaya gesekan geser, maka μ menyatakan koefisien gesekan geser, tetapi jika FTP ganti dengan nilai gaya gesek statik terbesar F maks ., maka μ menyatakan koefisien gesekan statis

Sekarang mari kita periksa apakah gaya gesekan bergantung pada luas kontak permukaan gosok. Untuk melakukan ini, letakkan 2 batang identik pada pelari tribometer dan ukur gaya gesekan antara pelari dan batang “ganda”. Kemudian kami meletakkannya di atas pelari secara terpisah, saling bertautan, dan mengukur gaya gesekan lagi. Ternyata, meskipun luas permukaan gesekan pada kasus kedua bertambah, gaya gesekannya tetap sama. Oleh karena itu gaya gesekan tidak bergantung pada ukuran permukaan gesekan. Hasil percobaan yang sekilas aneh ini dijelaskan dengan sangat sederhana. Dengan meningkatkan luas permukaan gesekan, kami dengan demikian meningkatkan jumlah ketidakteraturan pada permukaan benda yang saling menempel, tetapi pada saat yang sama mengurangi gaya yang menekan ketidakteraturan ini satu sama lain, karena kami mendistribusikan berat batangan pada area yang lebih luas.

Pengalaman menunjukkan bahwa gaya gesekan bergantung pada kecepatan gerak. Namun, pada kecepatan rendah ketergantungan ini dapat diabaikan. Meskipun kecepatan geraknya rendah, gaya gesekan meningkat seiring dengan bertambahnya kecepatan. Untuk pergerakan kecepatan tinggi, hubungan terbalik diamati: dengan meningkatnya kecepatan, gaya gesekan berkurang. Perlu dicatat bahwa semua hubungan yang ada untuk gaya gesekan adalah perkiraan.

Gaya gesekan sangat bervariasi tergantung pada kondisi permukaan gesekan. Terutama berkurang dengan adanya lapisan cair, seperti minyak, di antara permukaan gosok (pelumas). Pelumas banyak digunakan dalam teknologi untuk mengurangi gaya gesekan yang berbahaya.

3.6. Peran gaya gesekan

Dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari, gaya gesekan memainkan peran yang sangat besar. Dalam beberapa kasus, gaya gesekan bermanfaat, dalam kasus lain berbahaya. Gaya gesekan menahan paku, sekrup, dan mur tetap masuk; menahan benang pada kain, mengikat simpul, dll. Tanpa adanya gesekan, tidak mungkin menjahit pakaian, merakit mesin, atau menyusun kotak.

Gesekan meningkatkan kekuatan struktur; Tanpa gesekan, tidak mungkin memasang dinding suatu bangunan, atau mengencangkan tiang telegraf, atau mengencangkan bagian-bagian mesin dan struktur dengan baut, paku, dan sekrup. Tanpa gesekan, tanaman tidak akan mampu bertahan di dalam tanah. Adanya gesekan statis memungkinkan seseorang untuk bergerak di permukaan bumi. Saat berjalan, seseorang mendorong Bumi ke belakang, dan Bumi mendorong orang tersebut ke depan dengan kekuatan yang sama. Gaya yang menggerakkan seseorang ke depan sama dengan gaya gesekan statis antara telapak kaki dan bumi.

Semakin kuat seseorang mendorong bumi ke belakang, semakin besar gaya gesekan statis yang diterapkan pada kakinya, dan semakin cepat orang tersebut bergerak.

Ketika seseorang mendorong Bumi dengan gaya yang lebih besar dari gaya gesekan statis maksimum, kakinya akan tergelincir ke belakang, sehingga sulit berjalan. Mari kita ingat betapa sulitnya berjalan di atas es yang licin. Untuk mempermudah berjalan, Anda perlu meningkatkan gesekan statis. Untuk tujuan ini, permukaan licin ditaburi pasir. Hal yang sama berlaku untuk pergerakan lokomotif atau mobil listrik. Roda yang terhubung dengan mesin disebut roda penggerak.

Ketika roda penggerak, dengan gaya yang dihasilkan oleh mesin, mendorong rel ke belakang, gaya yang sama dengan gesekan statis dan diterapkan pada sumbu roda akan menggerakkan lokomotif listrik atau mobil ke depan. Jadi, gesekan antara roda penggerak dan rel atau tanah bermanfaat. Jika kecil maka roda akan tergelincir dan lokomotif listrik atau mobil akan berhenti. Gesekan, misalnya, antara bagian-bagian mesin yang bergerak dapat membahayakan. Untuk meningkatkan gesekan, pasir ditaburkan di atas rel. Dalam kondisi dingin sangat sulit untuk berjalan dan mengendarai mobil, karena gesekan statis sangat rendah. Dalam kasus ini, trotoar ditaburi pasir dan rantai dipasang pada roda mobil untuk meningkatkan gesekan statis.

Gesekan juga digunakan untuk menahan benda dalam keadaan diam atau untuk menghentikannya jika benda tersebut bergerak. Perputaran roda dihentikan dengan bantuan bantalan rem, yang dengan satu atau lain cara ditekan ke pelek roda. Yang paling umum adalah rem udara, di mana bantalan rem ditekan ke roda menggunakan udara bertekanan.

Mari kita perhatikan lebih dekat gerakan seekor kuda yang menarik kereta luncur. Kuda menempatkan kakinya dan menegangkan otot-ototnya sedemikian rupa sehingga, jika tidak ada gaya gesekan istirahat, kakinya akan meluncur ke belakang. Dalam hal ini, timbul gaya gesekan statis yang diarahkan ke depan. Di atas kereta luncur, yang ditarik kuda ke depan melewati garis dengan kuat , Gaya gesekan geser bekerja dari tanah dan diarahkan ke belakang. Agar kuda dan kereta luncur memperoleh percepatan, maka gaya gesekan kuku kuda terhadap permukaan jalan harus lebih besar daripada gaya gesekan yang bekerja pada kereta luncur. Akan tetapi, betapapun besarnya koefisien gesekan tapal kuda terhadap tanah, gaya gesekan statis tidak boleh lebih besar dari gaya yang seharusnya menyebabkan kuku meluncur, yaitu gaya otot kuda. Oleh karena itu, meskipun kaki kudanya tidak tergelincir, terkadang ia tetap tidak dapat menggerakkan kereta luncur yang berat tersebut. Saat bergerak (saat meluncur dimulai), gaya gesekan sedikit berkurang; oleh karena itu, sering kali cukup membantu kuda memindahkan kereta luncur agar ia dapat membawanya.

4. Hasil percobaan

Target:cari tahu ketergantungan gaya gesek geser pada faktor-faktor berikut:

Dari beban;

Dari area kontak permukaan gosok;

Dari bahan gosok (pada permukaan kering).

Peralatan: dinamometer laboratorium dengan kekakuan pegas 40 N/m; dinamometer demonstrasi bulat (batas - 12N); balok kayu - 2 buah; serangkaian beban; papan kayu; sepotong lembaran logam; batangan besi cor datar; Es; karet.

Hasil percobaan

1. Ketergantungan gaya gesek geser pada beban.

2. Ketergantungan gaya gesekan pada bidang kontak permukaan gosok.

3. Ketergantungan gaya gesekan pada besarnya ketidakteraturan permukaan gosok: kayu pada kayu (berbagai metode perawatan permukaan).

Saat mempelajari gaya gesekan dari bahan permukaan gosok, kami menggunakan satu balok dengan berat 120 g dan permukaan kontak yang berbeda. Kami menggunakan rumus:

Kami menghitung koefisien gesekan geser untuk bahan-bahan berikut:

5. Rancangan karya dan kesimpulan

Sasaran:membuat eksperimen demonstrasi; menjelaskan hasil fenomena yang diamati.

Eksperimen gesekan

Setelah mempelajari literatur, kami memilih beberapa eksperimen yang kami putuskan untuk dilakukan sendiri. Kami memikirkan eksperimen tersebut dan mencoba menjelaskan hasil eksperimen kami. Sebagai alat dan perkakas yang kami ambil: penggaris kayu, pisau, amplas, roda asah.

Pengalaman No.1

Sebuah kotak berbentuk silinder berdiameter 20 cm dan tinggi 7 cm diisi dengan pasir. Patung ringan dengan beban di kakinya dikubur di pasir, dan bola logam diletakkan di permukaannya. Ketika kotak diguncang, sosok itu keluar dari pasir, dan bola tenggelam di dalamnya. Ketika pasir diguncang, gaya gesekan antar butiran pasir melemah, menjadi bergerak dan memperoleh sifat-sifat cairan. Oleh karena itu, benda berat “tenggelam” di pasir, dan benda ringan “mengambang”.

Pengalaman№ 2 Titik pisau di bengkel. Mengolah permukaan bagian menggunakan amplas. Fenomena ini didasarkan pada pemisahan takik antara permukaan yang bersentuhan.

Pengalaman No.3Ketika kawat dipanjangkan dan ditekuk berulang kali, area tikungan menjadi panas. Hal ini terjadi karena gesekan antara masing-masing lapisan logam.

Selain itu, jika koin digosokkan pada permukaan horizontal, koin tersebut akan memanas.

Hasil eksperimen tersebut dapat menjelaskan banyak fenomena.

Misalnya saja kasus di bengkel. Saat bekerja di mesin, saya menemukan asap di antara permukaan gesekan bagian mesin yang bergerak. Hal ini dijelaskan oleh fenomena gesekan antara permukaan yang bersentuhan. Untuk mencegah fenomena ini, permukaan gosok perlu dilumasi sehingga mengurangi gaya gesekan.

6. Kesimpulan

Kami menemukan bahwa orang telah lama menggunakan pengetahuan tentang fenomena gesekan yang diperoleh secara eksperimental. Dimulai dengan XV - XVI berabad-abad, pengetahuan tentang fenomena ini menjadi ilmiah: eksperimen dilakukan untuk menentukan ketergantungan gaya gesekan pada banyak faktor, dan pola-pola terungkap.

Sekarang kita tahu persis apa yang bergantung pada gaya gesekan dan apa yang tidak mempengaruhinya. Lebih khusus lagi, gaya gesekan bergantung pada: beban atau berat benda; berdasarkan jenis permukaan yang bersentuhan; pada kecepatan gerak relatif benda; pada ukuran ketidakteraturan atau kekasaran permukaan. Tapi itu tidak tergantung pada area kontak.

Sekarang kita dapat menjelaskan semua pola yang diamati dalam praktik melalui struktur materi, kekuatan interaksi antar molekul.

Kami melakukan serangkaian eksperimen, melakukan eksperimen yang kurang lebih sama dengan yang dilakukan ilmuwan, dan memperoleh hasil yang kurang lebih sama. Ternyata secara eksperimental kami mengkonfirmasi semua pernyataan yang kami buat.

Kami membuat serangkaian eksperimen untuk membantu memahami dan menjelaskan beberapa pengamatan yang “sulit”.

Tapi mungkin yang terpenting adalah kita menyadari betapa hebatnya menimba ilmu sendiri, lalu membaginya dengan orang lain.

Daftar literatur bekas.

1. Buku teks fisika dasar: Panduan belajar. Dalam 3xt. /Ed. . T.1 Mekanika. Fisika molekuler. M.: Nauka, 1985.

2., Kusta Mekanika dan Teknologi: Buku. untuk siswa. – M.: Pendidikan, 1993.

3. Omong-omong, bagian 1 dan 2. Mekanik. Fisika molekuler dan panas. M.: Sekolah Tinggi, 1972.

4. Ensiklopedia untuk anak-anak. Volume 16. 1 Biografi fisika. Perjalanan ke kedalaman materi. Gambaran mekanis dunia/Bab. Ed. . – M.: Avanta+, 2000

· http://demo. rumah. November ru/favorit. htm

· http://gannalv. *****/tr/

· http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

· http://kelas-fizika. *****/7_tren. htm

· http://www. *****/komponen/opsi, com_frontpage/Itemid,1/

Tahukah Anda bahwa pada tahun 1500, Leonardo da Vinci yang brilian sangat tertarik pada apa yang bergantung pada gaya gesekan dan apa yang diwakilinya? Eksperimen aneh yang dia lakukan menimbulkan kejutan besar di kalangan murid-muridnya, dan apa lagi yang bisa diharapkan dari orang-orang yang melihat seorang ilmuwan berbakat menyeret tali melintasi lantai, entah dilepaskan sepenuhnya, atau digulung erat. Eksperimen ini dan eksperimen serupa lainnya memungkinkan dia kemudian (pada tahun 1519) untuk menyimpulkan: gaya gesekan yang muncul ketika suatu benda bersentuhan dengan permukaan benda lain secara langsung bergantung pada beban (gaya tekanan), tidak bergantung pada area interaksi. dan diarahkan ke arah yang berlawanan dari sisi pergerakan.

Membuka rumusnya

180 tahun berlalu, dan model Leonardo ditemukan kembali oleh G. Amonton, dan pada tahun 1781, S. O. Coulomb memberikan rumusan akhirnya dalam karyanya. Kelebihan kedua ilmuwan ini adalah mereka memperkenalkan konstanta fisik seperti koefisien gesekan, sehingga memungkinkan untuk memperoleh rumus yang dapat digunakan untuk menghitung berapa gaya gesekan untuk sepasang bahan tertentu yang berinteraksi. Sampai sekarang inilah ungkapannya

F t = kt x P, dimana

P adalah gaya tekan (beban), dan k t adalah koefisien gesekan, yang berpindah dari tahun ke tahun ke berbagai buku teks dan manual fisika, dan koefisiennya sendiri telah lama dihitung dan dimuat dalam buku referensi teknik standar. Tampaknya fenomena ini akhirnya menjadi jelas sepenuhnya, namun kenyataannya tidak demikian.

Nuansa baru

Pada abad ke-19, para ilmuwan menjadi yakin bahwa rumusan yang dikemukakan oleh Amonton dan Coulomb tidak universal dan sepenuhnya benar, dan gaya gesekan tidak hanya bergantung pada koefisien dan beban yang diterapkan. Selain itu, ada faktor ketiga - kualitas perawatan permukaan. Tergantung pada apakah itu halus atau kasar, gaya gesekan akan memiliki nilai yang berbeda. Pada prinsipnya hal ini cukup logis: menggerakkan benda yang meluncur jauh lebih mudah dibandingkan dengan menggerakkan benda yang permukaannya tidak rata. Dan pada akhir abad ke-19, kemajuan baru muncul dalam studi viskositas, dan menjadi jelas bagaimana gaya gesekan bekerja dalam cairan. Dan meskipun pelumasan permukaan gosok telah digunakan sejak awal teknologi, baru pada tahun 1886, berkat O. Reynolds, teori koheren tentang pelumasan muncul.
Jadi, jika jumlahnya cukup, dan tidak ada kontak langsung antara dua benda, maka gaya gesekan hanya bergantung pada hidrodinamikanya. Dan jika pelumas tidak cukup, maka ketiga mekanisme diaktifkan: gaya Coulomb, gaya hambatan viskos, dan gaya yang mencegahnya menjauh. Apakah menurut Anda teori ini telah mengakhiri studi tentang fenomena ini? Itu benar, tidak. Pada ambang abad kedua puluh, ternyata pada kecepatan rendah tanpa adanya pelumasan, terjadi efek garis. Esensinya adalah ketika tidak ada pelumasan, gaya hambatan tidak langsung berkurang dari gaya awal ke tingkat gaya coulomb, tetapi turun secara bertahap seiring dengan bertambahnya kecepatan. Pada abad kedua puluh, penelitian lebih lanjut dalam bidang ini membawa begitu banyak informasi baru sehingga perlu disistematisasikan. Hasilnya, seluruh ilmu pengetahuan muncul - tribologi, yang mempelajari bagaimana gaya gesekan bekerja di alam. Di AS saja, jumlah ilmuwan yang bekerja di bidang ini telah melebihi seribu orang, dan lebih dari 700 artikel diterbitkan setiap tahun mengenai topik ini di seluruh dunia. Kira-kira hal menarik apa lagi yang bisa ditemukan para ilmuwan? Tunggu dan lihat!

Perkenalan.

Kami menghadapi gesekan di setiap langkah. Namun, meskipun gesekan berperan besar dalam kehidupan kita, gambaran yang cukup lengkap tentang terjadinya gesekan belum terbentuk. Hal ini bukan disebabkan oleh fakta bahwa gesekan memiliki sifat yang kompleks, melainkan karena fakta bahwa eksperimen dengan gesekan sangat sensitif terhadap perlakuan permukaan dan oleh karena itu sulit untuk direproduksi.

Ketika berbicara tentang gesekan, ada tiga fenomena fisika yang sedikit berbeda: hambatan ketika suatu benda bergerak dalam zat cair atau gas disebut gesekan zat cair; hambatan yang terjadi ketika suatu benda meluncur pada suatu permukaan adalah gesekan geser, atau gesekan kering; hambatan yang terjadi pada saat suatu benda menggelinding – gesekan menggelinding .

Sejarah gaya gesekan

Rumusan pertama tentang gaya gesekan dikaitkan dengan Leonardo da Vinci. Ia berpendapat bahwa gaya gesek yang timbul ketika suatu benda bersentuhan dengan permukaan benda lain sebanding dengan beban (gaya tekanan), berlawanan arah gerak dan tidak bergantung pada luas kontak.

Model Leonardo ditemukan kembali 180 tahun kemudian oleh G. Amonton dan mendapat rumusan akhirnya dalam karya Coulomb (1781). Amonton dan Coulomb memperkenalkan konsep koefisien gesekan sebagai rasio gaya gesekan terhadap beban, sehingga memberikan nilai konstanta fisik yang sepenuhnya menentukan gaya gesekan untuk setiap pasangan bahan yang bersentuhan. Sampai sekarang ini rumusnya

dimana P adalah gaya tekan, dan Ftr adalah gaya gesekan, merupakan satu-satunya rumus yang muncul di buku teks fisika, dan nilai koefisien gesekan ftr untuk berbagai bahan (baja pada baja, baja pada perunggu, besi cor pada kulit, dll.) termasuk dalam buku referensi teknik standar dan berfungsi sebagai dasar perhitungan teknis tradisional.

Namun, pada abad ke-19 menjadi jelas bahwa hukum Amonton-Coulomb tidak memberikan gambaran yang benar tentang gaya gesekan, dan koefisien gesekan sama sekali bukan karakteristik universal. Pertama-tama, telah dicatat bahwa koefisien gesekan tidak hanya bergantung pada bahan apa yang bersentuhan, tetapi juga pada seberapa halus permukaan yang bersentuhan diproses. Ternyata gaya gesekan statis berbeda dengan gaya gesekan saat bergerak. Untuk mengingatkan Anda tentang apa yang biasanya dipahami sebagai gesekan statis, mari kita sajikan diagram percobaan sederhana (Gbr. 1).

Kita akan mencoba menggerakan badan dengan cara menarik kabel dengan pegas dinamometer. Ketika ujung kabel bergerak sedikit, benda tetap di tempatnya: gaya yang dihasilkan oleh pegas dinamometer tidak cukup. Biasanya dikatakan bahwa gaya gesek berkembang pada permukaan yang bersentuhan, menyeimbangkan gaya yang diberikan. Kami secara bertahap meningkatkan perpindahan dan, dengan itu, gaya elastis yang diterapkan pada benda. Pada titik tertentu, ternyata cukup untuk menggerakkan tubuh dari tempatnya. Pembacaan dinamometer yang dicatat pada saat ini biasanya disebut gaya gesekan statis, yang mencirikan kemampuan pembatas dari adhesi stasioner (statis) benda. Jika kita terus menarik kabel secara perlahan, maka benda akan bergerak menyusuri permukaan. Ternyata pembacaan dinamometer yang tercatat pada saat pergerakan tidak akan sama dengan saat start. Biasanya, gaya gesekan selama gerakan lambat lebih kecil dari gaya putus, gesekan statis. Coulomb mempelajari dengan tepat gaya gesekan selama gerakan timbal balik yang lambat dari benda-benda yang bersentuhan dan menemukan bahwa gaya ini tidak bergantung pada besarnya kecepatan, tetapi hanya pada arah gerakan (selalu berlawanan dengan gerakan.

Akhir abad ke-19 ditandai dengan pencapaian luar biasa dalam studi viskositas, yaitu gesekan dalam cairan. Mungkin sudah diketahui sejak zaman prasejarah bahwa permukaan yang dilumasi dengan minyak atau bahkan hanya dibasahi dengan air akan lebih mudah meluncur. Pelumasan permukaan gosok telah digunakan sejak lahirnya teknologi, namun hanya O. Reynolds pada tahun 1886 yang memberikan teori pelumasan pertama.

Jika terdapat lapisan pelumas yang cukup tebal, pastikan tidak ada kontak langsung antara permukaan gosok, gaya gesekan hanya ditentukan oleh sifat lapisan pelumas. Gaya awal statis adalah nol, dan dengan meningkatnya kecepatan, gaya resistensi terhadap gerakan meningkat. Jika pelumasan tidak mencukupi, maka ketiga mekanisme tersebut bekerja: gaya hambatan statis untuk menjauh dari suatu tempat, gaya Coulomb, dan gaya hambatan viskos.

Jadi, pada akhir abad ke-19, gambaran ketergantungan gaya gesekan pada kecepatan, yang disajikan oleh grafik, menjadi jelas (Gbr. 2, a). Namun sudah di ambang abad ke-20, keraguan muncul tentang kebenaran gambaran ini pada kecepatan yang sangat rendah. Pada tahun 1902, Stribeck menerbitkan data yang menunjukkan bahwa tanpa adanya pelumasan, gaya hambat tidak langsung turun dari tingkat gaya putus ke gaya Coulomb, tetapi terjadi penurunan gaya secara bertahap seiring dengan meningkatnya kecepatan - efek yang berlawanan dengan viskositas hidrodinamik. Fakta ini kemudian diperiksa ulang berkali-kali dan sekarang biasa disebut efek stribeck. Gambaran ketergantungan gaya gesekan terhadap kecepatan (Gambar 2, b.).

Teknologi yang berkembang pesat di abad ke-20 membutuhkan lebih banyak perhatian pada studi tentang gesekan. Pada tahun 30-an, penelitian di bidang gesekan menjadi begitu intensif sehingga perlu untuk membedakannya sebagai ilmu khusus - tribologi, yang terletak di persimpangan mekanika, fisika fenomena permukaan dan kimia (penciptaan pelumas baru adalah karya dari ahli kimia). Di Amerika Serikat saja, lebih dari 1.000 peneliti saat ini bekerja di bidang ini, dan lebih dari 700 artikel diterbitkan setiap tahun di bidang sains dunia.

Gambaran modern tentang gesekan.

Untuk memahami setidaknya dasar-dasar tribologi, pertama-tama kita harus beralih ke topografi permukaan bagian-bagian mekanisme nyata yang bersentuhan satu sama lain. Permukaan ini tidak pernah rata sempurna dan memiliki ketidakteraturan mikro. Letak tonjolan pada satu permukaan tidak sama dengan letak tonjolan pada permukaan lainnya. Seperti yang dikatakan secara kiasan oleh salah satu pelopor tribologi, F. Bowden, “superposisi dua benda padat satu sama lain seperti superposisi Pegunungan Alpen Swiss dengan Pegunungan Alpen Austria yang terbalik - bidang kontaknya ternyata sangat kecil. ” Namun, saat kompresi, "puncak gunung" yang runcing tersebut mengalami deformasi plastis, dan area kontak sebenarnya meningkat sebanding dengan beban yang diterapkan. Resistensi terhadap pergeseran relatif zona kontak inilah yang menjadi sumber utama gesekan gerak. Ketahanan geser itu sendiri pada kontak ideal ditentukan oleh interaksi antarmolekul, yang bergantung pada sifat bahan yang bersentuhan.

Dengan demikian, pengaruh dua faktor utama dapat dijelaskan: beban (gaya tekanan) dan sifat material. Namun, ada dua keadaan yang rumit. Pertama, permukaan logam di udara dengan cepat ditutupi dengan lapisan tipis oksida, dan pada kenyataannya kontaknya bukan antara permukaan logam murni, tetapi antara lapisan oksida yang memiliki ketahanan geser lebih rendah. Penetrasi pelumas cair atau pasta umumnya mengubah pola kontak. Kedua, dengan geser relatif, tidak hanya terjadi geser sepanjang bidang kontak, tetapi juga deformasi elastis pada tonjolan dan puncak. Mari kita soroti secara skematis hanya dua puncak (secara praktis kemiringan lerengnya sekitar 10?-20?, tetapi untuk lebih jelasnya digambarkan lebih curam pada Gambar 3). Saat mencoba bergerak ke arah horizontal, salah satu puncak mulai membengkokkan puncak lainnya, yaitu pertama-tama mencoba menghaluskan jalan, lalu meluncur di sepanjang jalan tersebut. Lebar puncaknya kecil (sekitar seperseratus milimeter), dan dalam perpindahan mikro tersebut, peran utama dimainkan oleh hambatan elastis, yaitu gaya harus mematuhi hukum Hooke dan sebanding dengan perpindahan. Dengan kata lain, dengan perpindahan mikro, permukaan yang bersentuhan tampak dihubungkan oleh banyak pegas. Namun setelah puncak atas melewati puncak bawah selama pergerakan (dan keduanya rata), pegas putus hingga menemui hambatan baru. Jadi, setelah menerapkan gaya longitudinal yang cenderung menggerakkan dua benda, empat mode utama berikut dapat muncul: mode

I perpindahan mikro elastis, mode

II meluncur di sepanjang area kontak lapisan permukaan lunak (film oksida), mode

III, ketika pada kecepatan yang lebih tinggi pelumas cair yang diperas menciptakan gaya angkat yang memutus sebagian besar kontak langsung dan dengan demikian mengurangi gaya gesekan,

IV, ketika kontak langsung hilang sama sekali, satu benda “mengambang” di atas yang lain sepanjang lapisan pelumas dan resistensi kental meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan.

Meninggalkan balasan Tamu

Gaya gesekan yang menemani kita ke mana pun memainkan peran besar dalam kehidupan kita. Benar, kita tidak memperhatikan hal ini dalam kekhawatiran kita sehari-hari dan paling sering berusaha untuk mengurangi efek gesekan seminimal mungkin. Bantalan, pelumas, bentuk ramping - semua ini dan banyak lagi memungkinkan Anda berhasil memerangi berbagai jenis gesekan. Hal ini membutuhkan tenaga dan biaya yang tidak sedikit, sehingga timbullah anggapan tentang bahaya gesekan, bahwa jika gesekan tiba-tiba hilang, maka seseorang hanya akan mendapatkan keuntungan. Tapi benarkah? Hal ini jauh dari benar, karena gesekan adalah musuh sekaligus sekutu kita. Dalam beberapa kasus, tidak adanya gesekan mengancam masalah besar (misalnya, pengereman mobil hanya terjadi karena gaya gesekan yang timbul antara bantalan dan tromol), dan dalam beberapa kasus bahkan gaya gesekan minimal memiliki efek yang paling berbahaya (untuk misalnya, pada jam tangan mekanik dan instrumen ilmiah yang bagus). Namun, untuk memahami sepenuhnya pentingnya gesekan, kita perlu “mematikannya” dan memantau kejadian di masa depan. Jadi, apa jadinya dunia ini tanpa segala jenis gesekan kering dan kental? Kami tidak akan bisa berjalan atau bergerak dengan cara lain apa pun. Lagi pula, saat berjalan, telapak kaki kita mengalami gesekan dengan lantai, dan tanpa gesekan kita akan merasa lebih buruk daripada di es paling halus dengan sepatu paling licin. Tidak ada satu benda pun (termasuk kita) yang bisa berada di satu tempat. Bagaimanapun, segala sesuatu yang terletak di atas meja, lantai atau hanya tanah ditahan oleh gesekan statis. Apa yang akan terjadi? Semua benda akan mulai bergerak, berusaha mencapai titik terendah. Di Bumi hampir mustahil untuk menciptakan permukaan horizontal sempurna; bahkan meja laboratorium atau tempat tidur mesin yang rata pun memiliki kemiringan seperseribu derajat. Namun di dunia tanpa gesekan, benda akan mulai bergerak bahkan di bidang seperti itu. Jelas bahwa tidak perlu membicarakan transportasi dan secara umum tentang pengoperasian mekanisme apa pun. Bantalan rem, katrol dan ikat pinggang, ban dan jalan - tidak ada satupun yang akan mengalami gesekan timbal balik, dan karenanya tidak akan berfungsi. Dan mesin itu sendiri tidak akan ada lagi - semua baut akan dilepas dan semua mur akan dibuka, karena mereka ditahan di tempatnya hanya karena gaya gesekan pada ulir. Jika gesekan tiba-tiba hilang, rumah kita akan runtuh dalam sekejap - mortar tidak lagi menahan batu bata, paku yang digerakkan akan terlepas dari papan, karena hanya tertahan di sana oleh gesekan! Hanya struktur logam yang dilas atau dipaku yang akan tetap utuh. Tanpa gesekan, banyak hal lain yang kita kenal akan hilang. Tidak mungkin mengikat simpul dari tali - simpul itu akan terurai. Semua bahan tenun akan terpisah menjadi benang-benang tersendiri, dan benang-benang tersebut akan hancur menjadi serat-serat terkecil yang menyusunnya. Nasib yang sama menanti jaring logam dan tali. Perubahan besar menanti alam - penampakan bumi akan berubah tanpa bisa dikenali. Gelombang yang timbul di lautan tidak akan pernah surut, dan angin terus-menerus dengan kekuatan yang mengerikan akan bertiup di atmosfer - lagipula, tidak ada gesekan antara masing-masing lapisan air dan udara, yang berarti tidak ada yang menghalangi mereka untuk bergerak relatif sangat cepat. satu sama lain. Sungai-sungai akan meluap, dan airnya akan mengalir dengan kecepatan tinggi melintasi dataran. Gunung dan bukit akan mulai runtuh menjadi balok dan pasir yang terpisah. Pohon yang akarnya tertahan di dalam tanah hanya karena gesekan akan mulai mencabut dirinya sendiri dan merangkak mencari titik terendah. Ya, gambaran mengerikan akan muncul di depan mata kita: gunung, pepohonan, batu-batu besar, dan tanah itu sendiri akan merangkak, bercampur, hingga menemukan titik keseimbangan. Jika gaya gesekan hilang, maka planet kita akan menjadi bola halus, di mana tidak akan ada gunung, tidak ada depresi, tidak ada sungai, tidak ada lautan - semua ini akan pecah, mengalir keluar, bercampur dan jatuh menjadi satu tumpukan. Dan angin kencang yang tidak pernah surut selama satu menit pun akan mengangkat debu dan membawanya ke seluruh planet. Kehidupan dalam kondisi seperti itu tidak mungkin terjadi... Oleh karena itu, kita tidak dapat membicarakan gesekan sebagai fenomena fisik yang berbahaya. Ya, sering kali sangat penting untuk mengurangi gesekan seminimal mungkin, namun sering kali gaya gesekan semaksimal mungkin juga diperlukan, karena gesekan adalah musuh sekaligus teman.

Ada banyak fenomena fisik di dunia sekitar kita: guntur dan kilat, hujan dan hujan es, arus listrik, gesekan... Laporan kami hari ini didedikasikan untuk gesekan. Mengapa terjadi gesekan, apa pengaruhnya, bergantung pada apa gaya gesekan? Dan yang terakhir, apakah gesekan itu kawan atau lawan?

Apa itu gaya gesekan?

Setelah sedikit berlari, Anda bisa berlari menyusuri jalan yang tertutup es. Tapi coba lakukan di aspal biasa. Namun, itu tidak pantas untuk dicoba. Tidak ada yang akan berhasil. Penyebab kegagalan Anda adalah gaya gesekan yang sangat besar. Untuk alasan yang sama, sulit untuk memindahkan meja besar atau, katakanlah, piano.

Pada titik kontak dua benda selalu terjadi interaksi, yang mencegah pergerakan satu benda di permukaan benda lain. Ini disebut gesekan. Dan besarnya interaksi ini adalah gaya gesekan.

Jenis gaya gesekan

Bayangkan Anda perlu memindahkan lemari yang berat. Kekuatanmu jelas tidak cukup. Mari kita tingkatkan kekuatan “geser”. Pada saat yang sama, gaya gesekan meningkat perdamaian. Dan diarahkan ke arah yang berlawanan dengan pergerakan kabinet. Akhirnya, kekuatan yang “mencukur” “menang” dan kabinet pun mundur. Sekarang gaya gesekan muncul dengan sendirinya tergelincir. Tapi ini lebih kecil dari gaya gesekan statis dan memindahkan kabinet lebih jauh jauh lebih mudah.

Anda tentunya pernah menyaksikan bagaimana 2-3 orang menggulingkan mobil berat yang mesinnya tiba-tiba mati. Orang yang mendorong mobil bukanlah orang kuat, gaya gesekan hanya bekerja pada roda mobil bergulir. Jenis gesekan ini terjadi ketika suatu benda berguling di atas permukaan benda lain. Sebuah bola, pensil bulat atau segi, roda kereta api, dll dapat menggelinding, Jenis gesekan ini jauh lebih kecil daripada gaya gesekan geser. Oleh karena itu, sangat mudah untuk memindahkan furnitur yang berat jika dilengkapi dengan roda.

Namun dalam hal ini gaya gesekan diarahkan melawan gerak benda sehingga mengurangi kecepatan benda. Jika bukan karena “sifatnya yang berbahaya”, karena berakselerasi dengan sepeda atau sepatu roda, Anda dapat menikmati perjalanan tanpa batas waktu. Untuk alasan yang sama, mobil dengan mesin dimatikan akan bergerak secara inersia selama beberapa waktu dan kemudian berhenti.

Jadi ingat, ada 3 jenis gaya gesekan:

• gesekan geser;
• gesekan bergulir;
• friksi statis.

Laju perubahan kecepatan disebut percepatan. Namun karena gaya gesek memperlambat gerak, maka percepatan tersebut akan bertanda minus. Memang benar jika dikatakan Di bawah pengaruh gesekan, benda bergerak dengan perlambatan.

Apa sifat gesekan

Jika Anda memeriksa permukaan halus meja atau es yang dipoles melalui kaca pembesar, Anda akan melihat kekasaran kecil yang menempel pada benda yang meluncur atau berguling di sepanjang permukaannya. Bagaimanapun, benda yang bergerak di sepanjang permukaan ini juga memiliki tonjolan serupa.

Pada titik kontak, molekul-molekul menjadi sangat dekat sehingga mereka mulai saling tarik menarik. Namun benda terus bergerak, atom-atom menjauh satu sama lain, ikatan di antara mereka putus. Hal ini menyebabkan atom-atom yang terbebas dari gaya tarik menarik bergetar. Kira-kira seperti pegas yang terbebas dari tegangan berosilasi. Kami menganggap getaran molekul ini sebagai pemanasan. Itu sebabnya gesekan selalu disertai dengan peningkatan suhu permukaan yang bersentuhan.

Artinya ada dua penyebab yang menyebabkan fenomena ini:

• ketidakteraturan pada permukaan benda yang bersentuhan;
• kekuatan tarik-menarik antarmolekul.

Gaya gesekan bergantung pada apa?

Anda mungkin pernah memperhatikan pengereman mendadak pada kereta luncur saat meluncur di area berpasir. Dan satu lagi pengamatan menarik: ketika ada satu orang di kereta luncur, mereka akan menuruni bukit. Dan jika dua orang teman meluncur bersama, kereta luncur akan berhenti lebih cepat. Oleh karena itu, gaya gesekannya adalah:

• tergantung pada bahan permukaan yang bersentuhan;
• selain itu, gesekan meningkat seiring bertambahnya berat badan;
• bertindak dalam arah yang berlawanan dengan gerakan.

Ilmu fisika yang luar biasa juga bagus karena banyak ketergantungan yang dapat diungkapkan tidak hanya dengan kata-kata, tetapi juga dalam bentuk tanda-tanda khusus (rumus). Untuk gaya geseknya seperti ini:

Ftr = kN Di mana:

Ftr - gaya gesek.

k - koefisien gesekan, yang mencerminkan ketergantungan gaya gesekan pada material dan kebersihan pengolahannya. Katakanlah, jika logam menggelinding pada logam k=0,18, jika Anda meluncur di atas es k=0,02 (koefisien gesekan selalu kurang dari satu);

N adalah gaya yang bekerja pada tumpuan. Jika benda berada pada permukaan horizontal, gaya ini sama dengan berat benda. Untuk bidang miring bobotnya lebih ringan dan bergantung pada sudut kemiringannya. Semakin curam perosotannya, semakin mudah untuk meluncur ke bawah dan semakin lama Anda dapat bersepeda.

Dan dengan menghitung gaya gesek statik kabinet menggunakan rumus ini, kita akan mengetahui gaya apa yang perlu diberikan untuk memindahkannya dari tempatnya.

Pekerjaan gaya gesekan

Jika suatu gaya bekerja pada suatu benda, yang dipengaruhi oleh gerak benda tersebut, maka usaha selalu dilakukan. Kerja gaya gesekan memiliki ciri khasnya sendiri: tidak menyebabkan gerakan, tetapi mencegahnya. Oleh karena itu, pekerjaan yang dilakukannya adalah akan selalu negatif, mis. dengan tanda minus, tidak peduli ke arah mana tubuh bergerak.

Gesekan adalah teman atau musuh

Gaya gesekan menemani kita kemana saja, membawa kerugian nyata dan... manfaat yang sangat besar. Mari kita bayangkan bahwa gesekan telah hilang. Pengamat yang tercengang akan melihat bagaimana gunung-gunung runtuh, pepohonan tumbang dengan sendirinya, angin topan dan gelombang laut tak henti-hentinya mendominasi bumi. Semua benda meluncur ke bawah di suatu tempat, pengangkutannya berantakan menjadi beberapa bagian, karena baut tidak memenuhi perannya tanpa gesekan, monster tak kasat mata akan melepaskan semua tali dan simpul, perabotan, yang tidak ditahan oleh gaya gesekan, akan terlepas. meluncur ke sudut paling bawah ruangan.

Mari kita mencoba melarikan diri, melepaskan diri dari kekacauan ini, namun tanpa gesekan Kami tidak akan dapat mengambil satu langkah pun. Bagaimanapun, gesekanlah yang membantu kita mendorong tanah saat berjalan. Sekarang sudah jelas mengapa jalan licin tertutup pasir di musim dingin...

Dan pada saat yang sama, terkadang gesekan menyebabkan kerusakan yang signifikan. Masyarakat telah belajar untuk mengurangi dan meningkatkan gesekan, sehingga memperoleh manfaat yang sangat besar dari hal tersebut. Misalnya, roda diciptakan untuk menarik beban berat, menggantikan gesekan geser dengan gesekan menggelinding, yang jauh lebih kecil dibandingkan gesekan geser.

Karena benda yang menggelinding tidak harus menangkap banyak ketidakteraturan kecil di permukaan, seperti saat benda meluncur. Kemudian rodanya dilengkapi dengan ban berpola dalam (tapak).

Pernahkah Anda memperhatikan bahwa semua bannya terbuat dari karet dan berwarna hitam?

Ternyata karet menahan roda dengan baik di jalan, dan batu bara yang ditambahkan ke karet memberinya warna hitam serta kekakuan dan kekuatan yang diperlukan. Selain itu, jika terjadi kecelakaan di jalan raya, Anda dapat mengukur jarak pengereman. Toh saat melakukan pengereman, ban meninggalkan bekas hitam bening.

Jika perlu, kurangi gesekan, gunakan minyak pelumas dan pelumas grafit kering. Penemuan yang luar biasa adalah penciptaan berbagai jenis bantalan bola. Mereka digunakan dalam berbagai mekanisme, mulai dari sepeda hingga pesawat terbaru.

Apakah ada gesekan pada zat cair?

Ketika suatu benda diam di dalam air, gesekan dengan air tidak terjadi. Tetapi begitu ia mulai bergerak, timbullah gesekan, yaitu. Air menolak pergerakan benda apa pun di dalamnya.

Artinya, pantai, yang menimbulkan gesekan, “memperlambat” air. Dan karena gesekan air terhadap pantai mengurangi kecepatannya, sebaiknya jangan berenang ke tengah sungai, karena arus di sana jauh lebih kuat. Ikan dan hewan laut dibentuk sedemikian rupa sehingga gesekan tubuhnya terhadap air menjadi minimal.

Perancang memberikan perampingan yang sama pada kapal selam.

Perkenalan kita dengan fenomena alam lainnya akan terus berlanjut. Sampai jumpa lagi, teman-teman!

Jika pesan ini bermanfaat bagi Anda, saya akan senang bertemu Anda