Daya geseran dalam alam semula jadi adalah fakta yang menarik. Daya geseran: beberapa fakta menarik. Jenis daya geseran

Institusi pendidikan belanjawan perbandaran

"Sekolah Menengah Pervomaiskaya"

Kampung Pervomaisky

Penyelidikan

“Daya geseran dan sifat berfaedahnya”

Dilengkapkan oleh: Platon Alexey,

pelajar darjah 9 – “D”.

Penyelia:

,

cikgu fizik

Kampung Pervomaisky

wilayah Tambov

2012

1. Pengenalan 3

2. Kajian pendapat umum. 4

3. Apa itu geseran (sedikit teori). 5

3.1. Rehat geseran. 5

3.2. Geseran gelongsor. 6

3.3. Geseran bergolek. 6

3.4. Rujukan sejarah. 8

3.5. Pekali geseran. 9

3.6. Peranan daya geseran. sebelas

4. Keputusan eksperimen. 12

5. Kerja reka bentuk dan kesimpulan. 13

6. Kesimpulan. 15

7. Senarai literatur terpakai. 16

1. pengenalan

Masalah:Fahami sama ada kita memerlukan daya geseran dan ketahui sifat berfaedahnya.

Bagaimanakah kereta memecut, dan apakah daya yang memperlahankannya apabila membrek? Mengapa kereta terbabas di jalan licin? Apakah yang menyebabkan kehausan bahagian yang cepat? Mengapa kereta, setelah memecut ke kelajuan tinggi, tidak boleh berhenti secara tiba-tiba? Bagaimanakah tumbuhan kekal di dalam tanah? Mengapa sukar untuk memegang ikan hidup di tangan anda? Bagaimanakah kita boleh menerangkan peratusan tinggi kecederaan dan kemalangan jalan raya semasa keadaan berais pada musim sejuk?

Jawapan kepada ini dan banyak soalan lain yang berkaitan dengan pergerakan badan disediakan oleh undang-undang geseran.

Daripada soalan di atas, geseran adalah fenomena yang memudaratkan dan berfaedah.

Pada abad ke-18, seorang ahli fizik Perancis menemui undang-undang yang menyatakan bahawa daya geseran antara jasad pepejal tidak bergantung pada luas sentuhan, tetapi berkadar dengan daya tindak balas sokongan dan bergantung pada sifat permukaan yang bersentuhan. . Kebergantungan daya geseran pada sifat permukaan yang bersentuhan dicirikan oleh pekali geseran. Pekali geseran berkisar antara 0.5 hingga 0.15. Walaupun banyak hipotesis telah dikemukakan sejak itu untuk menjelaskan undang-undang ini, teori daya geseran yang lengkap masih tidak wujud. Geseran ditentukan oleh sifat permukaan pepejal, dan ia sangat kompleks dan belum dikaji sepenuhnya.

Matlamat utama projek ini : 1) Kaji sifat daya geseran; meneroka faktor-faktor yang bergantung kepada geseran; pertimbangkan jenis geseran.

2) Ketahui bagaimana seseorang memperoleh pengetahuan tentang fenomena ini, apakah sifatnya.

3) Tunjukkan apakah peranan fenomena geseran atau ketiadaannya dalam kehidupan kita; jawab soalan: "Apa yang kita tahu tentang fenomena ini?"

4) Buat eksperimen tunjuk cara; menerangkan hasil fenomena yang diperhatikan.

Tugasan: Jejaki pengalaman sejarah umat manusia dalam penggunaan dan aplikasi fenomena ini; mengetahui sifat fenomena geseran, hukum geseran; menjalankan eksperimen yang mengesahkan corak dan kebergantungan daya geseran; fikirkan dan buat eksperimen demonstrasi yang membuktikan pergantungan daya geseran pada daya tekanan normal, pada sifat permukaan yang bersentuhan, pada kelajuan gerakan relatif jasad.

Untuk mencapai matlamat kami, kami mengusahakan projek ini dalam bidang berikut:

1) Penyelidikan pendapat awam;

2) Kajian teori geseran;

3) Eksperimen;

4) Reka bentuk.

Perkaitan masalah. Fenomena geseran sering berlaku dalam kehidupan kita. Semua pergerakan badan yang bersentuhan relatif antara satu sama lain selalu berlaku dengan geseran. Daya geseran sentiasa mempengaruhi, pada tahap yang lebih besar atau lebih kecil, sifat pergerakan.

Hipotesis. Daya geseran yang berguna bergantung pada jenis permukaan gosokan dan daya tekanan.

Kepentingan praktikal terdiri daripada menggunakan pergantungan daya geseran pada daya tindak balas sokongan, pada sifat permukaan yang bersentuhan, dan pada kelajuan pergerakan dalam alam semula jadi. Ia juga perlu untuk mengambil kira ini dalam teknologi dan dalam kehidupan seharian.

Minat saintifik ialah dalam proses mengkaji isu ini, beberapa maklumat telah diperolehi tentang aplikasi praktikal fenomena geseran.

2. Kajian pendapat umum.

Matlamat: tunjukkan apakah peranan fenomena geseran atau ketiadaannya dalam kehidupan kita; jawab soalan: "Apa yang kita tahu tentang fenomena ini?"

Kami mempelajari peribahasa dan pepatah di mana daya geseran statik, berguling, dan gelongsor ditunjukkan; kami mempelajari pengalaman manusia dalam penggunaan geseran dan cara untuk memerangi geseran.

Pepatah dan pepatah:

Tidak akan ada salji, tidak akan ada jejak.

Akan ada kereta yang tenang di atas gunung.

Sukar untuk berenang melawan air.

Jika anda suka menunggang, anda juga suka membawa kereta luncur.

Kesabaran dan kerja akan menghancurkan segala-galanya.

Itulah sebabnya kereta itu mula menyanyi kerana sudah lama tidak makan tar.

Dan dia menulis, dan bermain, dan mengusap, dan berguling. Dan semuanya dalam bahasa.

Dia berbohong bahawa dia menjahit dengan sutera.

Ambil duit syiling dan gosokkan pada permukaan yang kasar. Kami jelas akan merasakan rintangan - ini adalah daya geseran. Jika anda menggosok terlalu cepat, syiling akan mula menjadi panas, mengingatkan kita bahawa geseran menghasilkan haba - fakta yang diketahui oleh manusia Zaman Batu, kerana inilah cara orang mula-mula belajar membuat api.

Geseran memberi kita peluang untuk berjalan, duduk, dan bekerja tanpa rasa takut bahawa buku dan buku nota akan jatuh dari meja, bahawa meja akan meluncur sehingga mencecah sudut, dan bahawa pen akan terlepas dari jari kita.

Geseran menggalakkan kestabilan. Tukang kayu meratakan lantai supaya meja dan kerusi kekal di tempat mereka diletakkan.

Walau bagaimanapun, geseran kecil pada ais boleh berjaya dieksploitasi secara teknikal. Buktinya ialah apa yang dipanggil jalan ais, yang dibina untuk mengangkut kayu dari tapak pembalakan ke landasan kereta api atau ke tempat berakit. Di jalan sebegitu, yang mempunyai landasan ais yang licin, dua ekor kuda menarik giring yang dimuatkan dengan 70 tan kayu balak.

Geseran bukan sahaja brek pada pergerakan. Ini juga merupakan sebab utama kehausan peranti teknikal, masalah yang juga dihadapi oleh manusia pada awal tamadun. Semasa penggalian salah satu bandar Sumeria tertua - Uruk - sisa-sisa roda kayu besar ditemui, yang berusia 4.5 ribu tahun. Roda ditutup dengan paku tembaga untuk tujuan jelas melindungi konvoi daripada haus dan lusuh yang cepat.

Dan dalam era kita, perjuangan menentang haus dan lusuh peranti teknikal adalah masalah kejuruteraan yang paling penting, penyelesaian yang berjaya akan menjimatkan berpuluh-puluh juta tan keluli dan logam bukan ferus, dan secara mendadak mengurangkan pengeluaran banyak mesin dan alat ganti untuk mereka.

Pada zaman dahulu, jurutera mempunyai cara penting untuk mengurangkan geseran dalam mekanisme itu sendiri sebagai galas biasa logam yang boleh diganti, dilincirkan dengan lemak atau minyak zaitun, dan juga galas bergolek.

Galas pertama di dunia dianggap sebagai gelung tali pinggang yang menyokong gandar kereta Sumeria antediluvian.

Galas dengan pelapik logam yang boleh diganti terkenal di Greece purba, di mana ia digunakan di pintu telaga dan kilang.

Sudah tentu, geseran juga memainkan peranan positif dalam kehidupan kita, tetapi ia juga berbahaya bagi kita, terutamanya pada musim sejuk, apabila terdapat ais.

3. Apakah itu geseran (sedikit teori)

Matlamat:mengkaji sifat daya geseran; meneroka faktor-faktor yang bergantung kepada geseran; pertimbangkan jenis geseran.

Daya geseran

Jika kita cuba memindahkan kabinet, kita akan segera melihat bahawa ia tidak begitu mudah untuk dilakukan. Pergerakannya akan terhalang oleh interaksi kakinya dengan lantai tempat dia berdiri. Terdapat 3 jenis geseran: geseran statik, geseran gelongsor, geseran bergolek. Kami ingin mengetahui bagaimana spesies ini berbeza antara satu sama lain dan apakah persamaan mereka?

3.1. Geseran statik

Untuk mengetahui intipati fenomena ini, anda boleh menjalankan eksperimen mudah. Letakkan blok pada papan condong. Jika sudut kecondongan papan tidak terlalu besar, bongkah itu mungkin kekal di tempatnya. Apa yang akan menghalangnya daripada tergelincir ke bawah? Rehat geseran.

Mari kita tekan tangan kita pada buku nota yang terletak di atas meja dan gerakkannya. Buku nota akan bergerak relatif kepada meja, tetapi akan berehat relatif kepada tapak tangan kita. Apa yang kami gunakan untuk membuat buku nota ini bergerak? Menggunakan geseran statik antara buku nota dan tangan anda. Geseran statik menggerakkan beban pada tali pinggang penghantar yang bergerak, menghalang tali kasut daripada terlepas, menahan paku yang dipacu ke dalam papan, dsb.

Daya geseran statik boleh berbeza. Ia tumbuh bersama dengan daya yang berusaha untuk memindahkan badan dari tempatnya. Tetapi untuk mana-mana dua badan yang bersentuhan ia mempunyai nilai maksimum tertentu, yang tidak boleh lebih besar. Sebagai contoh, untuk bongkah kayu yang diletakkan di atas papan kayu, daya geseran statik maksimum adalah lebih kurang 0.6 daripada beratnya. Dengan mengenakan daya pada badan yang melebihi daya maksimum geseran statik, kita akan menggerakkan badan dan ia akan mula bergerak. Dalam kes ini, geseran statik akan digantikan dengan geseran gelongsor.

3.2. Geseran gelongsor

Apakah yang menyebabkan kereta luncur berhenti secara beransur-ansur semasa ia bergolek menuruni gunung? Disebabkan geseran gelongsor. Mengapa keping yang meluncur di atas ais perlahan? Disebabkan geseran gelongsor, sentiasa diarahkan ke arah yang bertentangan dengan arah pergerakan badan. Punca daya geseran:

1) Kekasaran permukaan badan yang bersentuhan. Malah permukaan yang kelihatan licin, sebenarnya sentiasa mempunyai penyelewengan mikroskopik (tonjolan, lekukan). Apabila satu badan meluncur di atas permukaan badan yang lain, penyelewengan ini menangkap satu sama lain dan dengan itu mengganggu pergerakan;

2) tarikan antara molekul yang bertindak pada titik sentuhan badan gosok. Daya tarikan berlaku antara molekul bahan pada jarak yang sangat dekat. Daya tarikan molekul menunjukkan dirinya dalam kes di mana permukaan badan yang bersentuhan digilap dengan baik. Jadi, sebagai contoh, apabila dua logam dengan permukaan yang sangat bersih dan licin, diproses dalam vakum menggunakan teknologi khas, relatif slaid, daya geseran ternyata lebih kuat daripada daya geseran antara blok kayu antara satu sama lain, dan seterusnya gelongsor menjadi mustahil.

3.3. Geseran bergolek

Jika jasad tidak tergelincir pada permukaan jasad lain, tetapi, seperti roda atau silinder, bergolek, maka geseran yang timbul pada titik sentuhannya dipanggil geseran bergolek. Roda bergolek agak ditekan ke permukaan jalan, dan oleh itu sentiasa ada benjolan kecil di hadapannya yang mesti diatasi. Ia adalah hakikat bahawa roda bergolek sentiasa perlu berlari di atas benjolan yang muncul di hadapan yang menyebabkan geseran bergolek. Lebih-lebih lagi, semakin sukar jalan, semakin kurang geseran bergolek. Pada beban yang sama, daya geseran bergolek adalah jauh lebih kecil daripada daya geseran gelongsor (ini diperhatikan pada zaman dahulu). Oleh itu, kaki objek berat, contohnya, katil, piano, dan lain-lain, dilengkapi dengan penggelek. Dalam teknologi, galas bergolek, atau dipanggil galas bebola dan roller, digunakan secara meluas untuk mengurangkan geseran dalam mesin.

Jenis geseran ini dirujuk sebagai geseran kering. Kami tahu mengapa buku itu tidak jatuh di atas meja. Tetapi apa yang menghalangnya daripada tergelincir jika meja condong sedikit? Jawapan kami ialah geseran! Kami akan cuba menerangkan sifat daya geseran.

Pada pandangan pertama, sangat mudah untuk menerangkan asal-usul daya geseran. Lagipun, permukaan meja dan kulit buku itu kasar. Ini boleh dirasai dengan sentuhan, dan di bawah mikroskop dapat dilihat bahawa permukaan badan pepejal paling hampir menyerupai negara pergunungan. Tonjolan yang tidak terkira banyaknya berpaut antara satu sama lain, menjadi sedikit cacat dan menghalang buku daripada tergelincir. Oleh itu, daya geseran statik disebabkan oleh daya interaksi molekul yang sama seperti keanjalan biasa.

Jika kita meningkatkan kecondongan meja, buku akan mula meluncur. Jelas sekali, ini mula "memotong" tuberkel, memecahkan ikatan molekul yang tidak dapat menahan beban yang meningkat. Daya geseran masih bertindak, tetapi ia akan menjadi daya geseran gelongsor. Tidak sukar untuk mengesan "kecacatan" tuberkel. Hasil daripada "chipping" ini adalah haus bahagian yang menggosok.

Nampaknya semakin teliti permukaan digilap, semakin kurang daya geseran yang sepatutnya. Setakat tertentu perkara ini benar. Pengisaran mengurangkan, sebagai contoh, daya geseran antara dua bar keluli. Tetapi tidak terhingga! Daya geseran tiba-tiba mula meningkat apabila kelicinan permukaan semakin meningkat. Ini tidak dijangka, tetapi masih boleh difahami.

Apabila permukaannya dilicinkan, ia lebih rapat dan rapat antara satu sama lain.

Walau bagaimanapun, selagi ketinggian ketidakteraturan melebihi beberapa jejari molekul, tiada daya interaksi antara molekul permukaan jiran. Lagipun, ini adalah kuasa jarak dekat. Apabila kesempurnaan penggilap tertentu dicapai, permukaan akan menjadi sangat dekat sehingga daya pelekat molekul terlibat. Mereka akan mula menghalang bar daripada bergerak relatif antara satu sama lain, yang memberikan daya geseran statik. Apabila bar licin menggelongsor, ikatan molekul antara permukaannya terputus, sama seperti ikatan di dalam tuberkel itu sendiri dipecahkan pada permukaan yang kasar. Pemecahan ikatan molekul adalah perbezaan utama antara daya geseran dan daya kenyal. Apabila daya elastik timbul, pecah seperti itu tidak berlaku. Oleh kerana itu, daya geseran bergantung pada kelajuan.

Selalunya buku popular dan cerita fiksyen sains menggambarkan dunia tanpa geseran. Dengan cara ini anda boleh menunjukkan dengan jelas kedua-dua faedah dan kemudaratan geseran. Tetapi kita tidak boleh lupa bahawa geseran adalah berdasarkan daya elektrik interaksi antara molekul. Kemusnahan geseran sebenarnya bermakna pemusnahan daya elektrik dan, oleh itu, perpecahan lengkap yang tidak dapat dielakkan bagi jirim.

Tetapi pengetahuan tentang sifat geseran tidak datang kepada kami dengan sendirinya. Ini didahului oleh kerja penyelidikan yang meluas oleh saintis eksperimen selama beberapa abad. Tidak semua pengetahuan berakar umbi dengan mudah dan ringkas; banyak yang memerlukan ujian dan pembuktian percubaan berulang. Fikiran paling terang berabad-abad kebelakangan ini telah mengkaji pergantungan modulus daya geseran pada banyak faktor: pada kawasan sentuhan permukaan, pada jenis bahan, pada beban, pada ketidaksamaan dan kekasaran permukaan, pada kelajuan relatif pergerakan badan. Nama-nama saintis ini: Leonardo da Vinci, Amonton, Leonard Euler, Charles Coulomb - ini adalah nama yang paling terkenal, tetapi terdapat juga pekerja sains biasa. Semua saintis yang mengambil bahagian dalam kajian ini menjalankan eksperimen di mana kerja dilakukan untuk mengatasi daya geseran.

3.4. Rujukan sejarah

Tahun itu 1500 . Artis, pengukir dan saintis Itali yang hebat Leonardo da Vinci menjalankan eksperimen aneh, yang mengejutkan pelajarnya.

Dia menyeret lantai, sama ada tali yang dipintal rapat, atau tali yang sama dengan panjang penuh. Dia berminat dengan jawapan kepada soalan: adakah daya geseran gelongsor bergantung pada kawasan badan yang bersentuhan dalam gerakan? Mekanik pada masa itu sangat yakin bahawa semakin besar kawasan sentuhan, semakin besar daya geseran. Mereka membuat alasan seperti ini: lebih banyak perkara sedemikian, lebih besar kuasa. Agak jelas bahawa pada permukaan yang lebih besar akan terdapat lebih banyak titik sentuhan sedemikian, jadi daya geseran harus bergantung pada kawasan badan gosok.

Leonardo da Vinci ragu-ragu dan mula menjalankan eksperimen. Dan saya mendapat kesimpulan yang menakjubkan: daya geseran gelongsor tidak bergantung pada kawasan badan yang bersentuhan. Sepanjang perjalanan, Leonardo da Vinci mengkaji pergantungan daya geseran pada bahan dari mana jasad itu dibuat, pada magnitud beban pada badan ini, pada kelajuan gelongsor dan tahap kelancaran atau kekasaran permukaannya. Dia mendapat keputusan berikut:

1. Tidak bergantung pada kawasan.

2. Tidak bergantung kepada bahan.

3. Bergantung pada magnitud beban (berkadar dengannya).

4. Tidak bergantung pada kelajuan gelongsor.

5. Bergantung pada kekasaran permukaan.

1699 . Saintis Perancis Amonton, sebagai hasil daripada eksperimennya, menjawab lima soalan yang sama. Untuk tiga yang pertama - sama, untuk yang keempat - ia bergantung. Pada kelima - ia tidak bergantung. Ia berfungsi, dan Amonton mengesahkan kesimpulan tidak dijangka Leonardo da Vinci tentang kebebasan daya geseran dari kawasan badan yang bersentuhan. Tetapi pada masa yang sama, dia tidak bersetuju dengannya bahawa daya geseran tidak bergantung pada kelajuan gelongsor; dia percaya bahawa daya geseran gelongsor bergantung pada kelajuan, tetapi dia tidak bersetuju bahawa daya geseran bergantung pada kekasaran permukaan.

Semasa abad kelapan belas dan sembilan belas, terdapat sehingga tiga puluh kajian mengenai topik ini. Pengarang mereka bersetuju dengan hanya satu perkara - daya geseran adalah berkadar dengan daya tekanan biasa yang bertindak pada badan yang bersentuhan. Tetapi tidak ada persetujuan mengenai isu lain. Fakta eksperimen terus membingungkan walaupun saintis yang paling terkenal: daya geseran tidak bergantung pada kawasan badan gosok.

1748 . Ahli penuh Akademi Sains Rusia Leonhard Euler menerbitkan jawapannya kepada lima soalan tentang geseran. Tiga yang pertama adalah sama seperti yang sebelumnya, tetapi pada yang keempat dia bersetuju dengan Amonton, dan yang kelima - dengan Leonardo da Vinci.

1779 . Sehubungan dengan pengenalan mesin dan mekanisme ke dalam pengeluaran, terdapat keperluan mendesak untuk kajian yang lebih mendalam tentang undang-undang geseran. Ahli fizik Perancis yang cemerlang Coulomb mula menyelesaikan masalah geseran dan menumpukan dua tahun kepadanya. Dia menjalankan eksperimen di limbungan kapal di salah satu pelabuhan Perancis. Di sana dia mendapati keadaan pengeluaran praktikal di mana daya geseran memainkan peranan yang sangat penting. Loket itu menjawab semua soalan - ya. Jumlah daya geseran, sedikit sebanyak, masih bergantung pada saiz permukaan badan gosok, adalah berkadar terus dengan daya tekanan normal, bergantung pada bahan badan bersentuhan, bergantung pada kelajuan gelongsor dan tahap kelicinan permukaan gosokan. Selepas itu, saintis mula berminat dengan persoalan pengaruh pelinciran, dan jenis geseran dikenal pasti: cecair, tulen, kering dan sempadan.

Jawapan yang betul

Daya geseran tidak bergantung pada luas badan yang bersentuhan, tetapi bergantung pada bahan jasad: semakin besar daya tekanan normal, semakin besar daya geseran. Pengukuran yang tepat menunjukkan bahawa modulus daya geseran gelongsor bergantung pada modulus halaju relatif.

Daya geseran bergantung pada kualiti pemprosesan permukaan gosokan dan peningkatan daya geseran yang terhasil. Jika anda berhati-hati menggilap permukaan badan yang bersentuhan, maka bilangan titik sentuhan dengan daya yang sama tekanan normal meningkat, dan oleh itu daya geseran meningkat. Geseran dikaitkan dengan mengatasi ikatan molekul antara badan yang bersentuhan.

3.5.Pekali geseran

Daya geseran bergantung kepada daya yang menekan jasad tertentu ke permukaan jasad lain, iaitu, pada daya tekanan normal N dan pada kualiti permukaan menggosok.

Dalam eksperimen dengan tribometer, daya tekanan normal ialah berat bongkah. Mari kita ukur daya tekanan normal sama dengan berat cawan dengan pemberat pada saat gelongsor seragam bongkah. Marilah kita menggandakan daya tekanan biasa dengan meletakkan pemberat pada bongkah. Dengan meletakkan pemberat tambahan pada cawan, kami sekali lagi membuat blok bergerak sama rata.

Daya geseran akan berganda. Berdasarkan eksperimen yang sama, telah ditetapkan bahawa, dengan bahan dan keadaan permukaan yang tidak berubah, daya geseran mereka adalah berkadar terus dengan daya tekanan normal, i.e.

Nilai yang mencirikan pergantungan daya geseran pada bahan dan kualiti pemprosesan permukaan gosokan dipanggil pekali geseran. Pekali geseran diukur dengan nombor abstrak yang menunjukkan bahagian mana daripada daya tekanan normal ialah daya geseran

μ bergantung kepada beberapa sebab. Pengalaman menunjukkan bahawa geseran antara jasad bahan yang sama, secara amnya, lebih besar daripada antara jasad bahan yang berbeza. Oleh itu, pekali geseran keluli pada keluli adalah lebih besar daripada pekali geseran keluli pada kuprum. Ini dijelaskan oleh kehadiran daya interaksi molekul, yang jauh lebih besar untuk molekul homogen daripada untuk yang tidak serupa.

Menjejaskan geseran dan kualiti pemprosesan permukaan gosokan.

Apabila kualiti pemprosesan permukaan ini berbeza, maka saiz kekasaran pada permukaan gosok juga tidak sama, lebih kuat lekatan kekasaran ini, iaitu, lebih besar μ geseran. Akibatnya, bahan dan kualiti pemprosesan yang sama bagi kedua-dua permukaan gosok sepadan dengan nilai tertinggi saiz fon:14.0pt;tinggi garis:115%"> daya interaksi. Jika dalam formula sebelumnya di bawah F tr bermaksud daya geseran gelongsor, maka μ akan menandakan pekali geseran gelongsor, tetapi jika FTp gantikan dengan nilai terbesar daya geseran statik F maks ., maka μ akan menandakan pekali geseran statik

Sekarang mari kita semak sama ada daya geseran bergantung pada kawasan sentuhan permukaan gosokan. Untuk melakukan ini, letakkan 2 bar yang sama pada pelari tribometer dan ukur daya geseran antara pelari dan bar "berganda". Kemudian kami meletakkannya pada pelari secara berasingan, saling mengunci antara satu sama lain, dan mengukur daya geseran sekali lagi. Ternyata, walaupun terdapat peningkatan dalam kawasan permukaan gosokan dalam kes kedua, daya geseran tetap sama. Ia berikutan bahawa daya geseran tidak bergantung pada saiz permukaan gosokan. Ini, pada pandangan pertama pelik, hasil eksperimen dijelaskan dengan sangat mudah. Dengan meningkatkan keluasan permukaan gosokan, kami dengan itu meningkatkan bilangan penyelewengan pada permukaan badan yang bersentuhan antara satu sama lain, tetapi pada masa yang sama mengurangkan daya yang tidak teratur ini menekan antara satu sama lain, kerana kami mengedarkan berat palang di kawasan yang lebih besar.

Pengalaman telah menunjukkan bahawa daya geseran bergantung kepada kelajuan pergerakan. Walau bagaimanapun, pada kelajuan rendah pergantungan ini boleh diabaikan. Walaupun kelajuan pergerakan adalah rendah, daya geseran meningkat dengan peningkatan kelajuan. Untuk kelajuan pergerakan yang tinggi, hubungan songsang diperhatikan: dengan peningkatan kelajuan, daya geseran berkurangan. Perlu diingatkan bahawa semua hubungan yang telah ditetapkan untuk daya geseran adalah anggaran.

Daya geseran berbeza dengan ketara bergantung pada keadaan permukaan gosokan. Ia berkurangan terutamanya dengan kehadiran lapisan cecair, seperti minyak, di antara permukaan gosok (pelincir). Pelincir digunakan secara meluas dalam teknologi untuk mengurangkan daya geseran yang berbahaya.

3.6. Peranan daya geseran

Dalam teknologi dan dalam kehidupan seharian, daya geseran memainkan peranan yang besar. Dalam sesetengah kes, daya geseran bermanfaat, dalam keadaan lain ia berbahaya. Daya geseran menahan paku, skru dan nat yang didorong masuk; memegang benang dalam fabrik, simpulan diikat, dsb. Jika tiada geseran, adalah mustahil untuk menjahit pakaian, memasang mesin, atau menyusun kotak.

Geseran meningkatkan kekuatan struktur; Tanpa geseran, adalah mustahil untuk meletakkan dinding bangunan, atau mengikat tiang telegraf, atau mengikat bahagian mesin dan struktur dengan bolt, paku dan skru. Tanpa geseran, tumbuhan tidak akan dapat tinggal di dalam tanah. Kehadiran geseran statik membolehkan seseorang bergerak di permukaan Bumi. Semasa berjalan, seseorang menolak Bumi ke belakang, dan Bumi menolak orang itu ke hadapan dengan daya yang sama. Daya yang menggerakkan seseorang ke hadapan adalah sama dengan daya geseran statik antara tapak kaki dan Bumi.

Semakin seseorang menolak Bumi ke belakang, semakin besar daya geseran statik yang dikenakan pada kaki, dan semakin cepat orang itu bergerak.

Apabila seseorang menolak Bumi dengan daya yang lebih besar daripada daya geseran statik maksimum, kakinya meluncur ke belakang, menyukarkan berjalan. Mari kita ingat betapa sukarnya berjalan di atas ais yang licin. Untuk menjadikan berjalan lebih mudah, anda perlu meningkatkan geseran statik. Untuk tujuan ini, permukaan licin ditaburi dengan pasir. Perkara yang sama berlaku untuk pergerakan lokomotif elektrik atau kereta. Roda yang disambungkan ke enjin dipanggil roda pemacu.

Apabila roda pemacu, dengan daya yang dijana oleh enjin, menolak rel ke belakang, daya yang sama dengan geseran statik dan dikenakan pada paksi roda menggerakkan lokomotif elektrik atau kereta ke hadapan. Jadi, geseran antara roda pemacu dan rel atau Bumi adalah bermanfaat. Jika ia kecil, maka roda tergelincir, dan lokomotif elektrik atau kereta berhenti. Geseran, sebagai contoh, antara bahagian yang bergerak pada mesin yang berfungsi adalah berbahaya. Untuk meningkatkan geseran, pasir ditaburkan pada rel. Dalam keadaan berais amat sukar untuk berjalan dan memandu kereta, kerana geseran statik sangat rendah. Dalam kes ini, laluan pejalan kaki ditaburi pasir dan rantai diletakkan pada roda kereta untuk meningkatkan geseran statik.

Geseran juga digunakan untuk menahan badan dalam keadaan rehat atau untuk menghentikannya jika ia bergerak. Putaran roda dihentikan dengan bantuan pad brek, yang ditekan dalam satu cara atau yang lain terhadap rim roda. Yang paling biasa ialah brek udara, di mana pad brek ditekan pada roda menggunakan udara termampat.

Mari kita lihat dengan lebih dekat pergerakan kuda yang menarik giring. Kuda meletakkan kakinya dan menegangkan otot-ototnya sedemikian rupa sehingga, jika tiada daya geseran berehat, kaki akan meluncur ke belakang. Dalam kes ini, daya geseran statik yang diarahkan ke hadapan timbul. Di atas giring, yang kuda tarik ke hadapan melalui garisan dengan kuat , Daya geseran gelongsor bertindak dari tanah dan diarahkan ke belakang. Untuk kuda dan giring mendapat pecutan, adalah perlu bahawa daya geseran kuku kuda di permukaan jalan lebih besar daripada daya geseran yang bertindak pada giring. Walau bagaimanapun, tidak kira betapa besarnya pekali geseran kasut kuda di atas tanah, daya geseran statik tidak boleh lebih besar daripada daya yang sepatutnya menyebabkan kuku tergelincir, iaitu daya otot kuda. Oleh itu, walaupun kaki kuda tidak tergelincir, dia masih kadang-kadang tidak dapat menggerakkan giring yang berat itu. Apabila bergerak (apabila gelongsor bermula), daya geseran berkurangan sedikit; Oleh itu, ia selalunya cukup hanya untuk membantu kuda menggerakkan giring supaya dia boleh membawanya.

4. Keputusan eksperimen

Sasaran:ketahui pergantungan daya geseran gelongsor pada faktor berikut:

Daripada beban;

Dari kawasan sentuhan permukaan menggosok;

Daripada bahan menggosok (di permukaan kering).

Peralatan: dinamometer makmal dengan kekakuan spring 40 N/m; dinamometer demonstrasi bulat (had - 12N); blok kayu - 2 keping; set beban; papan kayu; sekeping kepingan logam; bar besi tuang rata; ais; getah.

Keputusan eksperimen

1. Pergantungan daya geseran gelongsor pada beban.

2. Kebergantungan daya geseran pada kawasan sentuhan permukaan gosokan.

3. Pergantungan daya geseran pada saiz penyelewengan permukaan gosokan: kayu pada kayu (pelbagai kaedah rawatan permukaan).

Apabila mengkaji daya geseran daripada bahan permukaan gosokan, kami menggunakan satu blok seberat 120 g dan permukaan sentuhan yang berbeza. Kami menggunakan formula:

Kami mengira pekali geseran gelongsor untuk bahan berikut:

5. Kerja reka bentuk dan kesimpulan

Matlamat:membuat eksperimen demonstrasi; menerangkan hasil fenomena yang diperhatikan.

Eksperimen geseran

Selepas mengkaji kesusasteraan, kami memilih beberapa eksperimen yang kami memutuskan untuk melaksanakan sendiri. Kami berfikir melalui eksperimen dan cuba menerangkan keputusan eksperimen kami. Sebagai instrumen dan alatan yang kami ambil: pembaris kayu, pisau, kertas pasir, roda pengasah.

Pengalaman No. 1

Sebuah kotak silinder berdiameter 20 cm dan tinggi 7 cm diisi dengan pasir. Patung ringan dengan berat di kakinya ditanam di dalam pasir, dan bola logam diletakkan di permukaannya. Apabila kotak itu digoncang, sosok itu keluar dari pasir, dan bola itu tenggelam di dalamnya. Apabila menggoncang pasir, daya geseran antara butiran pasir menjadi lemah, ia menjadi mudah alih dan memperoleh sifat cecair. Oleh itu, badan berat "tenggelam" di dalam pasir, dan yang ringan "terapung".

Pengalaman№ 2 Mata pisau di bengkel. Memproses permukaan bahagian menggunakan kertas pasir. Fenomena adalah berdasarkan pembelahan takuk antara permukaan yang bersentuhan.

Pengalaman No. 3Apabila wayar berulang kali dipanjangkan dan dibengkokkan, kawasan selekoh menjadi panas. Ini berlaku kerana geseran antara lapisan logam individu.

Selain itu, apabila syiling digosok pada permukaan mendatar, syiling menjadi panas.

Keputusan eksperimen ini boleh menerangkan banyak fenomena.

Contohnya, kes di bengkel. Semasa bekerja di mesin, saya menemui asap di antara permukaan gosokan bahagian mesin yang bergerak. Ini dijelaskan oleh fenomena geseran antara permukaan yang bersentuhan. Untuk mengelakkan fenomena ini, adalah perlu untuk melincirkan permukaan gosok dan dengan itu mengurangkan daya geseran.

6. Kesimpulan

Kami mendapati bahawa orang telah lama menggunakan pengetahuan tentang fenomena geseran, diperoleh secara eksperimen. Bermula dengan XV - XVI berabad-abad, pengetahuan tentang fenomena ini menjadi saintifik: eksperimen dijalankan untuk menentukan pergantungan daya geseran pada banyak faktor, dan corak didedahkan.

Sekarang kita tahu dengan tepat apa daya geseran bergantung dan apa yang tidak menjejaskannya. Lebih khusus lagi, daya geseran bergantung pada: beban atau berat badan; pada jenis permukaan yang bersentuhan; pada kelajuan gerakan relatif badan; pada saiz penyelewengan atau kekasaran permukaan. Tetapi ia tidak bergantung pada kawasan sentuhan.

Sekarang kita boleh menerangkan semua corak yang diperhatikan dalam amalan oleh struktur jirim, kekuatan interaksi antara molekul.

Kami menjalankan satu siri eksperimen, melakukan lebih kurang eksperimen yang sama seperti saintis, dan memperoleh keputusan yang lebih kurang sama. Ternyata secara eksperimen kami mengesahkan semua kenyataan yang kami buat.

Kami mencipta satu siri percubaan untuk membantu memahami dan menerangkan beberapa pemerhatian "sukar".

Tetapi, mungkin, perkara yang paling penting ialah kita menyedari betapa hebatnya menimba ilmu sendiri, dan kemudian berkongsi dengan orang lain.

Senarai sastera terpakai.

1. Buku teks fizik asas: Panduan belajar. Dalam 3-xt. /Ed. . T.1 Mekanik. Fizik molekul. M.: Nauka, 1985.

2., Kusta mekanik dan teknologi: Buku. untuk pelajar. – M.: Pendidikan, 1993.

3. By the way, bahagian 1 dan 2. Mekanik. Fizik molekul dan haba. M.: Sekolah Tinggi, 1972.

4. Ensiklopedia untuk kanak-kanak. Jilid 16. 1 Biografi fizik. Perjalanan ke kedalaman jirim. Gambaran mekanikal dunia/Bab. Ed. . – M.: Avanta+, 2000

· http://demo. rumah. nov. ru/kegemaran. htm

· http://gannalv. *****/tr/

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

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

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

Tahukah anda bahawa pada tahun 1500, Leonardo da Vinci yang cemerlang sangat berminat dengan apa yang bergantung pada daya geseran dan apa yang diwakilinya? Eksperimen pelik yang dilakukannya menyebabkan banyak kejutan di kalangan pelajarnya, dan apa lagi yang boleh diharapkan daripada orang yang melihat seorang saintis berbakat menyeret tali di atas lantai, sama ada dilepaskan sepenuhnya, atau digulung rapat. Eksperimen ini dan eksperimen lain yang serupa membolehkannya sedikit kemudian (pada tahun 1519) untuk membuat kesimpulan: daya geseran yang muncul apabila satu badan bersentuhan dengan permukaan yang lain secara langsung bergantung kepada beban (daya tekanan), tidak bergantung pada kawasan interaksi dan diarahkan ke arah yang bertentangan dari bahagian pergerakan.

Membuka formula

180 tahun berlalu, dan model Leonardo ditemui semula oleh G. Amonton, dan pada tahun 1781, S. O. Coulomb memberikannya rumusan terakhir dalam karyanya. Kebaikan kedua-dua saintis ini ialah mereka memperkenalkan pemalar fizik seperti pekali geseran, dengan itu memungkinkan untuk memperoleh formula yang boleh digunakan untuk mengira berapakah daya geseran adalah sama dengan sepasang bahan berinteraksi tertentu. Sehingga kini inilah ungkapannya

F t = k t x P, di mana

P ialah daya penekan (beban), dan k t ialah pekali geseran, yang berpindah dari tahun ke tahun ke pelbagai buku teks dan manual fizik, dan pekali itu sendiri telah lama dikira dan terkandung dalam buku rujukan kejuruteraan standard. Nampaknya fenomena ini akhirnya menjadi jelas sepenuhnya, tetapi itu tidak berlaku.

Nuansa baru

Pada abad ke-19, saintis menjadi yakin bahawa rumusan yang dicadangkan oleh Amonton dan Coulomb tidak universal dan betul-betul betul, dan daya geseran bergantung bukan sahaja pada pekali dan beban yang dikenakan. Di samping itu, terdapat faktor ketiga - kualiti rawatan permukaan. Bergantung pada sama ada ia licin atau kasar, daya geseran akan mengambil nilai yang berbeza. Pada dasarnya, ini agak logik: menggerakkan objek gelongsor adalah lebih mudah berbanding dengan menggerakkan objek dengan permukaan yang tidak rata. Dan pada akhir abad ke-19, pencapaian baru muncul dalam kajian kelikatan, dan menjadi jelas bagaimana daya geseran bertindak dalam cecair. Dan walaupun pelinciran permukaan gosok telah digunakan sejak awal teknologi, hanya pada tahun 1886, terima kasih kepada O. Reynolds, bahawa teori koheren khusus untuk pelinciran muncul.
Jadi, jika ia mencukupi, dan tiada hubungan langsung antara dua objek, daya geseran hanya bergantung pada hidrodinamiknya. Dan jika pelincir tidak mencukupi, maka ketiga-tiga mekanisme itu diaktifkan: daya Coulomb, daya rintangan likat dan daya yang menghalangnya daripada bergerak. Adakah anda fikir teori ini telah menamatkan kajian fenomena ini? Betul, tidak. Pada ambang abad kedua puluh, ternyata pada kelajuan rendah tanpa pelinciran, kesan jalur berlaku. Intipatinya ialah apabila tiada pelinciran, daya rintangan tidak serta-merta berkurangan dari daya permulaan ke tahap daya coulomb, tetapi jatuh secara beransur-ansur apabila kelajuan meningkat. Pada abad ke-20, penyelidikan lanjut dalam bidang ini membawa begitu banyak maklumat baharu sehinggakan ia perlu disusun secara sistematik. Akibatnya, seluruh sains muncul - tribologi, yang mengkaji bagaimana daya geseran bertindak dalam alam semula jadi. Di Amerika Syarikat sahaja, bilangan saintis yang bekerja dalam bidang ini telah melebihi seribu orang, dan lebih daripada 700 artikel diterbitkan setiap tahun mengenai topik ini di seluruh dunia. Saya tertanya-tanya apa lagi perkara menarik yang akan dapat ditemui oleh saintis? Tunggu dan lihat!

pengenalan.

Kami menghadapi geseran pada setiap langkah. Tetapi, walaupun peranan besar yang dimainkan oleh geseran dalam kehidupan kita, gambaran yang cukup lengkap tentang kejadian geseran masih belum dicipta. Ini bukan disebabkan oleh fakta bahawa geseran mempunyai sifat yang kompleks, tetapi lebih kepada fakta bahawa eksperimen dengan geseran sangat sensitif terhadap rawatan permukaan dan oleh itu sukar untuk menghasilkan semula.

Apabila bercakap tentang geseran, tiga fenomena fizikal yang sedikit berbeza dibezakan: rintangan apabila badan bergerak dalam cecair atau gas dipanggil geseran cecair; rintangan yang berlaku apabila badan meluncur ke atas beberapa permukaan ialah geseran gelongsor, atau geseran kering; rintangan yang berlaku apabila badan bergolek - geseran bergolek .

Sejarah daya geseran

Rumusan pertama daya geseran dikaitkan dengan Leonardo da Vinci. Beliau berhujah bahawa daya geseran yang timbul apabila sesuatu jasad bersentuhan dengan permukaan jasad lain adalah berkadar dengan beban (daya tekanan), terarah terhadap arah pergerakan dan tidak bergantung kepada kawasan sentuhan.

Model Leonardo ditemui semula 180 tahun kemudian oleh G. Amonton dan menerima rumusan terakhirnya dalam karya Coulomb (1781). Amonton dan Coulomb memperkenalkan konsep pekali geseran sebagai nisbah daya geseran kepada beban, memberikannya nilai pemalar fizik yang sepenuhnya menentukan daya geseran bagi mana-mana pasangan bahan yang bersentuhan. Sehingga kini inilah formulanya

di mana P ialah daya penekan, dan Ftr ialah daya geseran, adalah satu-satunya formula yang terdapat dalam buku teks fizik, dan nilai pekali geseran ftr untuk pelbagai bahan (keluli pada keluli, keluli pada gangsa, besi tuang pada kulit, dsb.) dimasukkan dalam buku rujukan kejuruteraan standard dan berfungsi sebagai asas untuk pengiraan teknikal tradisional.

Walau bagaimanapun, sudah pada abad ke-19 ia menjadi jelas bahawa undang-undang Amonton-Coulomb tidak memberikan penerangan yang betul tentang daya geseran, dan pekali geseran sama sekali bukan ciri universal. Pertama sekali, diperhatikan bahawa pekali geseran bergantung bukan sahaja pada bahan yang bersentuhan, tetapi juga pada kelancaran permukaan sentuhan diproses. Ia juga ternyata bahawa daya geseran statik berbeza daripada daya geseran semasa gerakan. Untuk mengingatkan anda tentang perkara yang biasanya difahami oleh geseran statik, marilah kami membentangkan gambar rajah eksperimen mudah (Gamb. 1).

Kami akan cuba menggerakkan badan dengan menarik kabel dengan dinamometer spring. Apabila hujung kabel bergerak sedikit, badan kekal pada tempatnya: daya yang dibangunkan oleh spring dinamometer tidak mencukupi. Biasanya dikatakan bahawa daya geseran berkembang pada permukaan yang bersentuhan, mengimbangi daya yang dikenakan. Kami secara beransur-ansur meningkatkan anjakan dan, dengan itu, daya keanjalan dikenakan pada badan. Pada satu ketika, ternyata cukup untuk menggerakkan badan dari tempatnya. Bacaan dinamometer yang direkodkan pada masa ini biasanya dipanggil daya geseran statik, yang mencirikan keupayaan mengehadkan lekatan pegun (statik) badan. Jika kita terus menarik kabel secara perlahan, badan akan bergerak di sepanjang permukaan. Ternyata bacaan dinamometer yang direkodkan semasa pergerakan tidak akan sama seperti pada saat permulaan. Biasanya, daya geseran semasa pergerakan perlahan adalah kurang daripada daya pecah, geseran statik. Coulomb mengkaji dengan tepat daya geseran semasa pergerakan bersama yang perlahan pada badan yang bersentuhan dan mendapati bahawa daya ini tidak bergantung pada magnitud kelajuan, tetapi hanya pada arah pergerakan (sentiasa diarahkan terhadap pergerakan.

Akhir abad ke-19 ditandai dengan pencapaian luar biasa dalam kajian kelikatan, iaitu geseran dalam cecair. Ia mungkin telah diketahui sejak zaman prasejarah bahawa permukaan yang dilincirkan dengan gris atau malah hanya dibasahkan dengan air meluncur dengan lebih mudah. Pelinciran permukaan gosok telah digunakan sejak kelahiran teknologi, tetapi hanya O. Reynolds pada tahun 1886 memberikan teori pelinciran pertama.

Jika terdapat lapisan pelincir yang cukup tebal, memastikan tiada sentuhan langsung antara permukaan gosokan, daya geseran hanya ditentukan oleh sifat lapisan pelincir. Daya permulaan statik adalah sifar, dan dengan peningkatan kelajuan daya rintangan terhadap pergerakan meningkat. Jika pelinciran tidak mencukupi, maka ketiga-tiga mekanisme bertindak: daya rintangan statik untuk bergerak dari sesuatu tempat, daya Coulomb dan daya rintangan likat.

Jadi, menjelang akhir abad ke-19, gambaran pergantungan daya geseran pada kelajuan, yang dibentangkan oleh graf, menjadi jelas (Rajah 2, a). Tetapi sudah di ambang abad ke-20, keraguan timbul tentang ketepatan gambar ini pada kelajuan yang sangat rendah. Pada tahun 1902, Stribeck menerbitkan data yang menunjukkan bahawa jika tiada pelinciran, daya seret tidak jatuh serta-merta dari paras daya pecah ke daya Coulomb, tetapi terdapat penurunan daya secara beransur-ansur dengan peningkatan kelajuan - kesan yang bertentangan dengan kelikatan hidrodinamik. Fakta ini telah disemak semula berkali-kali kemudian dan kini biasanya dipanggil kesan stribeck. Gambar pergantungan daya geseran pada kelajuan (Rajah 2, b.).

Teknologi yang berkembang pesat pada abad ke-20 memerlukan lebih banyak perhatian kepada kajian geseran. Pada tahun 30-an, penyelidikan dalam bidang geseran menjadi begitu sengit sehingga perlu untuk membezakannya sebagai sains khas - tribologi, terletak di persimpangan mekanik, fizik fenomena permukaan dan kimia (penciptaan pelincir baru adalah kerja ahli kimia). Di Amerika Syarikat sahaja, lebih daripada 1,000 penyelidik sedang bekerja di kawasan ini, dan lebih daripada 700 artikel diterbitkan setiap tahun dalam sains dunia.

Gambar moden geseran.

Untuk memahami sekurang-kurangnya asas tribologi, pertama sekali harus beralih kepada topografi permukaan bahagian mekanisme sebenar yang bersentuhan antara satu sama lain. Permukaan ini tidak pernah rata dengan sempurna dan mempunyai ketidakteraturan mikro. Lokasi tonjolan pada satu permukaan tidak bertepatan dengan lokasi tonjolan pada permukaan yang lain. Sebagai salah seorang perintis tribologi, F. Bowden, secara kiasan menyatakannya, “superposisi dua jasad pepejal di atas satu sama lain adalah seperti superposisi Alps Switzerland di Alps Austria terbalik - kawasan sentuhan ternyata sangat kecil. ” Walau bagaimanapun, di bawah pemampatan, "puncak gunung" yang runcing berubah bentuk secara plastik, dan kawasan sentuhan sebenar meningkat mengikut perkadaran dengan beban yang dikenakan. Ia adalah rintangan kepada anjakan relatif zon sentuhan ini yang merupakan sumber utama geseran gerakan. Rintangan ricih itu sendiri pada sentuhan ideal ditentukan oleh interaksi antara molekul, yang bergantung pada sifat bahan yang bersentuhan.

Oleh itu, pengaruh dua faktor utama dijelaskan: beban (daya tekanan) dan sifat bahan. Walau bagaimanapun, terdapat dua keadaan yang merumitkan. Pertama, permukaan logam di udara dengan cepat ditutup dengan filem oksida nipis, dan sebenarnya sentuhan bukan antara permukaan logam semata-mata, tetapi antara filem oksida yang mempunyai rintangan ricih yang lebih rendah. Penembusan sebarang cecair atau pelincir tampal secara amnya mengubah corak sentuhan. Kedua, dengan ricih relatif, bukan sahaja gelongsor di sepanjang kawasan sentuhan berlaku, tetapi juga ubah bentuk anjal tonjolan dan puncak. Marilah kita menyerlahkan secara skematik hanya dua puncak (secara praktikal, cerun cerunnya adalah kira-kira 10?-20?, tetapi untuk kejelasan ia dilukis lebih curam dalam Rajah 3). Apabila cuba bergerak ke arah mendatar, satu puncak mula membengkok yang lain, iaitu, ia mula-mula cuba melicinkan jalan, dan kemudian meluncur di sepanjangnya. Lebar puncak adalah kecil (dalam susunan seperseratus milimeter), dan dalam anjakan mikro tersebut peranan utama dimainkan oleh rintangan elastik, iaitu, daya mesti mematuhi undang-undang Hooke dan berkadar dengan anjakan. Dalam erti kata lain, dengan anjakan mikro, permukaan yang bersentuhan kelihatan disambungkan oleh banyak mata air. Tetapi selepas puncak atas melepasi bahagian bawah semasa pergerakan (dan kedua-duanya diratakan), spring pecah sehingga ia menghadapi halangan baru. Oleh itu, selepas menggunakan daya longitudinal yang cenderung untuk menggerakkan dua jasad, empat mod utama berikut boleh timbul: mod

I anjakan mikro elastik, mod

II gelongsor di sepanjang kawasan sentuhan lapisan permukaan lembut (filem oksida), mod

III, apabila pada kelajuan yang lebih tinggi cecair pelincir cecair yang diperah menghasilkan daya angkat yang memecahkan kebanyakan sentuhan langsung dan dengan itu mengurangkan daya geseran,

IV, apabila sentuhan langsung hilang sama sekali, satu badan "terapung" di atas yang lain di sepanjang lapisan pelincir dan rintangan likat meningkat dengan peningkatan kelajuan.

Meninggalkan balasan tetamu

Daya geseran, yang menemani kita di mana-mana, memainkan peranan yang besar dalam kehidupan kita. Benar, kami tidak menyedari ini dalam kebimbangan seharian kami dan paling kerap berusaha untuk mengurangkan kesan geseran ke tahap minimum. Galas, pelincir, bentuk diperkemas - semua ini dan banyak lagi membolehkan anda berjaya memerangi pelbagai jenis geseran. Ini memerlukan banyak usaha dan wang, kerana pendapat telah berkembang tentang bahaya geseran, bahawa jika geseran tiba-tiba hilang, maka seseorang hanya akan mendapat manfaat. Tetapi adakah ia? Ini jauh dari kebenaran, kerana pergeseran adalah musuh dan sekutu kita. Dalam sesetengah kes, ketiadaan geseran mengancam masalah besar (contohnya, brek kereta berlaku hanya disebabkan oleh daya geseran yang timbul di antara pad dan dram), dan dalam beberapa kes walaupun daya geseran yang minimum mempunyai kesan yang paling berbahaya (untuk contohnya, dalam jam tangan mekanikal dan instrumen saintifik yang baik). Walau bagaimanapun, untuk memahami kepentingan penuh geseran, adalah perlu untuk "mematikan" dan memantau peristiwa masa depan. Jadi, bagaimana keadaan dunia tanpa geseran kering dan likat dari semua jenis? Kita tidak akan dapat berjalan atau bergerak dengan cara lain. Lagipun, semasa berjalan, tapak kaki kita mengalami geseran dengan lantai, dan tanpa geseran kita akan berasa lebih teruk daripada pada ais yang paling licin dalam kasut yang paling licin. Tiada satu objek pun (termasuk kita) boleh berada di satu tempat. Lagipun, semua yang terletak di atas meja, lantai atau hanya tanah dipegang oleh geseran statik. Apa yang akan berlaku? Semua badan akan mula bergerak, cuba mencapai titik terendah. Di Bumi hampir mustahil untuk mencipta permukaan mendatar sempurna; meja makmal atau katil mesin aras pun mempunyai cerun seperseribu darjah. Tetapi dalam dunia tanpa geseran, badan akan mula bergerak walaupun pada pesawat sedemikian. Sudah jelas bahawa tidak perlu bercakap tentang pengangkutan dan secara umum mengenai operasi mana-mana mekanisme. Pad brek, takal dan tali pinggang, tayar dan jalan raya - tiada satu pun daripada ini akan mengalami geseran bersama, dan oleh itu tidak akan berfungsi. Dan mesin itu sendiri tidak akan wujud lagi - semua bolt akan ditanggalkan daripadanya dan semua nat akan ditanggalkan, kerana ia dipegang di tempatnya hanya disebabkan oleh daya geseran dalam benang. Jika geseran tiba-tiba hilang, rumah kita akan runtuh dalam sekelip mata - lesung tidak lagi memegang batu bata, paku yang dipacu akan keluar dari papan, kerana ia hanya dipegang oleh geseran! Hanya struktur logam yang dikimpal atau rivet akan kekal utuh. Tanpa geseran, banyak perkara lain yang biasa kepada kita akan hilang. Tidak mustahil untuk mengikat simpulan dari tali - mereka akan terurai. Semua bahan tenunan akan terpisah menjadi benang individu, dan benang akan hancur menjadi gentian terkecil yang membentuknya. Nasib yang sama menanti jaring logam dan tali. Perubahan bencana menanti alam semula jadi - rupa Bumi akan berubah tanpa dapat dikenali. Ombak yang timbul di lautan tidak akan pernah reda, dan angin berterusan dengan kekuatan dahsyat akan bertiup di atmosfera - lagipun, tidak ada geseran antara lapisan individu air dan udara, yang bermaksud tiada apa-apa yang menghalang mereka daripada bergerak dengan sangat cepat berbanding dengan satu sama lain. Sungai-sungai akan melimpahi tebingnya, dan airnya akan mengalir deras melintasi dataran. Gunung dan bukit akan mula runtuh menjadi blok dan pasir yang berasingan. Pokok yang akarnya disimpan di dalam tanah hanya kerana geseran akan mula mencabut diri dan merangkak mencari titik terendah. Ya, gambar yang mengerikan akan muncul di depan mata kita: gunung, pokok, batu besar, dan tanah itu sendiri akan merangkak, bercampur, sehingga mereka menemukan titik keseimbangan. Sekiranya daya geseran hilang, maka planet kita akan menjadi bola licin, di mana tidak akan ada gunung, tidak ada lekukan, tidak ada sungai, tidak ada lautan - semua ini akan pecah, mengalir keluar, bercampur dan jatuh ke dalam satu timbunan. Dan angin kencang yang tidak pernah reda seminit akan mengambil habuk dan membawanya ke seluruh planet. Kehidupan dalam keadaan sedemikian tidak mungkin dapat dilakukan... Oleh itu, kita tidak boleh bercakap tentang geseran sebagai fenomena fizikal yang berbahaya. Ya, selalunya penting untuk mengurangkan geseran ke tahap minimum, tetapi selalunya daya geseran maksimum yang mungkin juga diperlukan, kerana geseran adalah musuh dan kawan.

Terdapat banyak fenomena fizikal di dunia di sekeliling kita: guruh dan kilat, hujan dan hujan batu, arus elektrik, geseran... Laporan kami hari ini dikhaskan untuk geseran. Mengapakah geseran berlaku, apakah kesannya, apakah bergantung kepada daya geseran? Dan akhirnya, adakah geseran kawan atau lawan?

Apakah daya geseran?

Setelah berlari sedikit, anda boleh berlari di sepanjang laluan berais. Tetapi cuba lakukan pada asfalt biasa. Walau bagaimanapun, ia tidak berbaloi untuk dicuba. Tiada apa yang akan berjaya. Penyebab kegagalan anda akan menjadi daya geseran yang sangat besar. Atas sebab yang sama, sukar untuk memindahkan meja besar atau, katakan, piano.

Pada titik sentuhan dua badan, interaksi sentiasa berlaku, yang menghalang pergerakan satu badan pada permukaan badan yang lain. Ia dipanggil geseran. Dan magnitud interaksi ini adalah daya geseran.

Jenis daya geseran

Bayangkan anda perlu memindahkan kabinet yang berat. Kekuatan anda jelas tidak mencukupi. Mari kita tingkatkan daya "ricih". Pada masa yang sama, daya geseran meningkat kedamaian. Dan ia diarahkan ke arah yang bertentangan dengan pergerakan kabinet. Akhirnya, daya "ricih" "menang" dan kabinet bergerak menjauh. Kini daya geseran datang dengan sendirinya tergelincir. Tetapi ia adalah kurang daripada daya geseran statik dan menggerakkan kabinet lebih jauh adalah lebih mudah.

Anda, sudah tentu, terpaksa menonton bagaimana 2-3 orang melancarkan kereta berat dengan enjin yang tiba-tiba terhenti. Orang yang menolak kereta bukan orang kuat, daya geseran hanya bertindak pada roda kereta bergolek. Geseran jenis ini berlaku apabila satu badan bergolek di atas permukaan badan yang lain. Bola, pensel bulat atau muka, roda kereta api, dsb. boleh bergolek. Geseran jenis ini jauh lebih rendah daripada daya geseran gelongsor. Oleh itu, sangat mudah untuk memindahkan perabot berat jika ia dilengkapi dengan roda.

Tetapi, dalam kes ini, daya geseran diarahkan terhadap pergerakan badan, oleh itu, ia mengurangkan kelajuan badan. Jika bukan kerana "sifatnya yang berbahaya," setelah memecut dengan basikal atau kasut roda, anda boleh menikmati perjalanan selama-lamanya. Atas sebab yang sama, kereta dengan enjin dimatikan akan bergerak secara inersia untuk beberapa lama dan kemudian berhenti.

Jadi, ingat, terdapat 3 jenis daya geseran:

• geseran gelongsor;
• geseran bergolek;
• geseran statik.

Kadar perubahan kelajuan dipanggil pecutan. Tetapi, oleh kerana daya geseran memperlahankan pergerakan, pecutan ini akan mempunyai tanda tolak. Ia akan betul untuk mengatakan Di bawah pengaruh geseran, badan bergerak dengan nyahpecutan.

Apakah sifat geseran

Jika anda memeriksa permukaan licin meja atau ais yang digilap melalui kaca pembesar, anda akan melihat kekasaran kecil yang badan menggelongsor atau berguling di sepanjang permukaannya berpaut. Lagipun, badan yang bergerak di sepanjang permukaan ini juga mempunyai tonjolan yang serupa.

Pada titik sentuhan, molekul-molekul datang begitu rapat sehingga mereka mula menarik antara satu sama lain. Tetapi badan terus bergerak, atom bergerak menjauhi satu sama lain, ikatan antara mereka putus. Ini menyebabkan atom dibebaskan daripada tarikan untuk bergetar. Kira-kira cara spring yang dibebaskan daripada ketegangan berayun. Kami menganggap getaran molekul ini sebagai pemanasan. sebab tu geseran sentiasa disertai dengan peningkatan suhu permukaan yang bersentuhan.

Ini bermakna terdapat dua sebab yang menyebabkan fenomena ini:

• penyelewengan pada permukaan badan yang bersentuhan;
• daya tarikan antara molekul.

Apakah yang bergantung kepada daya geseran?

Anda mungkin perasan brek mengejut kereta luncur apabila ia meluncur ke kawasan berpasir. Dan satu lagi pemerhatian yang menarik: apabila ada seorang di atas kereta luncur, mereka akan pergi sehala menuruni bukit. Dan jika dua rakan meluncur bersama, kereta luncur akan berhenti lebih cepat. Oleh itu, daya geseran ialah:

• bergantung pada bahan permukaan yang bersentuhan;
• di samping itu, geseran meningkat dengan peningkatan berat badan;
• bertindak ke arah yang bertentangan dengan pergerakan.

Sains fizik yang indah juga bagus kerana banyak kebergantungan boleh dinyatakan bukan sahaja dalam kata-kata, tetapi juga dalam bentuk tanda-tanda khas (rumus). Untuk daya geseran ia kelihatan seperti ini:

Ftr = kN di mana:

Ftr - daya geseran.

k - pekali geseran, yang mencerminkan pergantungan daya geseran pada bahan dan kebersihan pemprosesannya. Katakan, jika logam bergolek pada logam k=0.18, jika anda meluncur di atas ais k=0.02 (pekali geseran sentiasa kurang daripada satu);

N ialah daya yang bertindak ke atas sokongan. Jika badan berada di permukaan mendatar, daya ini sama dengan berat badan. Bagi satah condong ia kurang berat dan bergantung pada sudut kecondongan. Semakin curam gelongsor, semakin mudah untuk meluncur ke bawah dan semakin lama anda boleh menunggang.

Dan, dengan mengira daya geseran statik kabinet menggunakan formula ini, kita akan mengetahui daya yang perlu digunakan untuk memindahkannya dari tempatnya.

Kerja daya geseran

Sekiranya daya bertindak ke atas jasad, di bawah pengaruh badan itu bergerak, maka kerja sentiasa dilakukan. Kerja daya geseran mempunyai ciri tersendiri: selepas semua, ia tidak menyebabkan pergerakan, tetapi menghalangnya. Oleh itu, kerja yang dilakukannya adalah akan sentiasa negatif, i.e. dengan tanda tolak, tidak kira ke mana badan bergerak.

Geseran adalah kawan atau lawan

Daya geseran menemani kita di mana-mana, membawa kemudaratan yang ketara dan... manfaat yang besar. Mari kita bayangkan bahawa geseran telah hilang. Pemerhati yang terkejut akan melihat bagaimana gunung runtuh, pokok-pokok dicabut dari tanah dengan sendirinya, angin taufan dan ombak laut tidak berkesudahan menguasai bumi. Semua mayat tergelincir ke bawah di suatu tempat, pengangkutan itu berpecah menjadi bahagian yang berasingan, kerana bolt tidak memenuhi peranannya tanpa geseran, raksasa yang tidak kelihatan akan membuka semua ikatan dan simpulan, perabot, yang tidak dipegang oleh daya geseran, telah meluncur ke sudut paling bawah bilik.

Mari kita cuba untuk melarikan diri, untuk melarikan diri dari kekacauan ini, tetapi tanpa geseran Kami tidak akan dapat mengambil satu langkah pun. Lagipun, geseran yang membantu kita menolak tanah apabila berjalan. Kini jelas mengapa jalan licin dilitupi pasir pada musim sejuk...

Dan pada masa yang sama, kadangkala geseran menyebabkan kemudaratan yang ketara. Orang ramai telah belajar untuk mengurangkan dan meningkatkan geseran, memperoleh manfaat yang besar daripadanya. Sebagai contoh, roda dicipta untuk menyeret beban berat, menggantikan geseran gelongsor dengan bergolek, yang jauh lebih kecil daripada geseran gelongsor.

Kerana badan bergolek tidak perlu menangkap banyak penyelewengan permukaan kecil, seperti apabila badan meluncur. Kemudian roda dilengkapi dengan tayar dengan corak yang dalam (tapak).

Adakah anda perasan bahawa semua tayar adalah getah dan hitam?

Ternyata getah memegang roda dengan baik di jalan raya, dan arang batu yang ditambahkan pada getah memberikannya warna hitam dan ketegaran dan kekuatan yang diperlukan. Di samping itu, sekiranya berlaku kemalangan di jalan raya, ia membolehkan anda mengukur jarak brek. Lagipun, apabila membrek, tayar meninggalkan kesan hitam yang jelas.

Jika perlu, kurangkan geseran, gunakan minyak pelincir dan pelincir grafit kering. Satu ciptaan yang luar biasa ialah penciptaan pelbagai jenis galas bebola. Ia digunakan dalam pelbagai jenis mekanisme, daripada basikal kepada pesawat terbaharu.

Adakah terdapat geseran dalam cecair?

Apabila jasad tidak bergerak di dalam air, geseran dengan air tidak berlaku. Tetapi sebaik sahaja ia mula bergerak, geseran timbul, i.e. Air menahan pergerakan mana-mana badan di dalamnya.

Ini bermakna bahawa pantai, mewujudkan geseran, "memperlahankan" air. Dan, kerana geseran air di pantai mengurangkan kelajuannya, anda tidak boleh berenang ke tengah sungai, kerana arus di sana lebih kuat. Ikan dan haiwan laut dibentuk sedemikian rupa sehingga geseran badan mereka terhadap air adalah minimum.

Pereka bentuk memberikan penyelarasan yang sama kepada kapal selam.

Perkenalan kita dengan fenomena alam lain akan berterusan. Jumpa lagi kawan-kawan!

Jika mesej ini berguna kepada anda, saya gembira dapat berjumpa dengan anda