دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه22
فهرست مطالب
« اصطحکاک »
برداشت:
اصطحکاک نیرویی است که هنگامی که سطح جسمی بر سطح دیگر تماس پیدا کرد در مقابل حرکت مقاومت و ایستادگی می کند. در یک وسیله نقلیه ، اصطحکاک مزیت های مکانیکی را کاهش می دهد ، یا نسبت تولید انرژی به مصرف انرژی یک اتومبیل به طور مثال ، از انرژی خود را در کاهش اصطحکاک مصرف می کند. هنوز اصطحکاک در تایرها است که به اتومبیل اجازه میدهد که در جاده بماند و اصطحکاک در کلاج امکان رانندگی کردن را در هر شرایطی بوجود می آورد در مسابقات اتومبیل رانی ساختار مولکولی ، اصطحکاک یکی از مهمترین پدیده ها در جهان فیزیکی است.
« چگونه اتومبیل به کار می افتد؟»
تعریفی از اصطحکاک بعنوان نیرویی که هنگامی سطحی از جسمی بر سطح جسم دیگر مماس میشود در مقابل حرکت مقاومت می کند دقیقاً نمی دانند که آن چیست؟ ترجیحاً، اظهاراتی که نشان دهنده اصطحکاک در اصطلاح چگونگی عکس العمل اجسام را شرح می دهند یک متن بیمایه و بدون مغز، مفهومی از الکتریسیته بیان می شود ، مانند: نیرویی که ابزارات الکتریکی را به حرکت درمی آورد. علت اینکه چرا اصطحکاک نمی تواند بیشتر به طور قاطع شناخته شود ، خیلی ساده است چون فیزیکدانان کاملاً اطلاع ندارند که آن چیست؟ ترجیحاً و اظهاراتی نشان دهنده اصطحکاک در شرایطی از چگونگی عکس العمل اجسام را نشان می دهد. یک متن بیمایه از یک تعریف الکترسیته بیان شد و مانند: « نیرویی که ابزارات الکتریکی را به حرکت در می آورد » علت اینکه چرا اصطحکاک نمی تواند بیشتر به طور قاطع شناخته شود ساده است: فیزیکدانان کاملاً اطلاع ندارند که آن چیست؟
قانون حرکتی از اسحاق نیوتن ( 1727 ـ 1642 ) به عنوان محصولی از افزایش شتاب جرمی تعیین شد حقیقت این است که نیرویی بسیار اساسی است که آن با تغییرات درست مقابله می کند. بجز در عناصری که آن را تشکیل می دهد و با نیرو مقایسه می شود. اصطحکاک نسبتاً به آسانی شناخته می شود.
در حقیقت اصطحکاک قسمتی از کل نیرو عمل می کند که بیشتر در مقابل حرکت و جنبش که در موقعیتهای زیادی رخ می دهد مخالفت می کند. بنابراین ، جاذبه نیز اینگونه عمل می کند ، جاذبه برخلاف نیروی خودش ، خیلی آسانتر توضیح داده می شود. جاذبه نقش مهمی در اصطحکاک دارد ، که آن اثری منفی دارد و نیازمند بررسی است. اولین قانون نیوتن اینرسی را بیان می کند و گرانیتی اجسام در جهان فیزیکی که گاهگاهی به جای اصطحکاک اشتباه گرفته می شود. هنگامی که یک جسم در حال حرکت یا در حالت سکون است از حالتهای قانون اول است و جسم در آن حالت در کمترین سرعت ثابت که آن برای یک جسم ساکن صفر است باقی خواهد ماند یا تا یک نیروی خارجی روی آن عمل می کند این گرایش به باقی ماندن در یک حالت معین از حرکت اینرسی است. اینرسی یک نیرو نیست ابر برخلاف آنچه گفته شد و یک مقدار خیلی کمی از نیرو ممکن است حرکت یک جسم را شتاب دهد بنابراین غلبه بر اینرسی اش می کند. بنابراین اینرسی یک بخش از نیرو است و هنگامیکه جرم یک مقیاس از اینرسی است. در صورتی نیروی جاذبه ، جرم ضرب می شود توسط شتاب به دلیل جاذبه در جرم افزوده می شود. آن برابر است با 32 فوت 2ثانیه . مردم هر روز از زندگی با اصطحکاک است ، در سه قانون حاکم در اصطحکاک میان یک جسم ساکن و سطحی که با آن در تماس است قرار می گیرد ، بر طبق اولین قانون و اصطحکاک متناسب با وزن جسم است دومین قانون بیان می کند که اصطحکاک بوسیله سطح ناحیه ای از جسم ، تخمین زده نمی شود تنها در آن قسمتی که مماس می شود بر سطح جسمی که در حال سکون است. در حقیقت ناحیه تماس میان جسم و سطح یک متغیر وابسته و یک نقشی از وزن است.
دومین قانون ممکن است به نظر واضح برسد و اگر آن قصد داشته باشد از یک جسم نسبتاً کشسان صحبت کند. یک جعبه آشغال که با گذاشتن روزنامه ها پر شده است روی یک کف بتونی در ته گاراژ گذاشته شده است به واضح است اگر روزنامه های بیشتری به آن اضافه گردد وزن آن افزایش می یابد سطح ناحیه اش به همان خوبی افزایش می یابد امَا چه می شد اگر یکی بودند یک جعبه مقوایی بزرگ از نوع جعبه های کارتونی که تلویزیون ها و کامپیوترها را با آن حمل می کنند. تا یک بلوک بتونی معمولی از نوع بکار برده در مصالحی برای احداث ساختمان مسکونی مقایسه می شوند؟ ظاهراً بلوک اصطحکاک بیشتری در مقابل کف بتونی دارد امّا در یک موقعیت یکسان واضح است که برخلاف وزن زیادش بلوک سطح ناحیه کمتری از جعبه مقوایی دارد چگونه می تواند این طور باشد؟
جواب این است که ناحیه سطحی صد در صد کاملاً بیشتر از آنچه که با چشمانمان می بینیم است اصطحکاک در یک سطح ناپیدا با چشمان غیر مسطح رخ می دهد و شامل نیروهای چسبنده میان مولکولهایی که روی سطح هایی که روی یکدیگر بوسیله نیروی وزن تحت فشار قرار می گیرند . این است شبیه به رفتار در آنچه هنگامی که از طریق یک لنز بسیارقوی بررسی و دیده می شود و 2 تکه مکمل از ولکرو به عنوان یک جنگل از قلابها روی یک طرف آشکار می شود و موجهای دریا در یک طرف دیگر.
روی یک سطح شیب دار که از ساختار مولکولی تشکیل شده است ، سطحهای اجسام مانند کوهها و درهها ظاهر می شود هیچ چیزی و در حقیقت صاف و هموار نیست هنگامیکه روی این مقیاسی بررسی می شود و بعد از یک منظر مولکولی ، آن واضح و آشکار می شود که دو جسمی که در تماس واقعاً یکدیگر را فقط در مکانهایی لمس می کنند. یک افزایش وزن ، بنابراین ، از فشردن اجسام به یکدیگر آغاز می شود علت یک افزایش وزن در واقع تماس ناحیه مولکولی با یکدیگر است. از این به بعد ناحیه ای از تماس متناسب با وزن است. فقط یک به عنوان دومین قانون درباره اصطحکاک بیان می کند که ناحیه سطح تماس اصطحکاک را تعیین نمی کند (امّا بیشتر و وزن ناحیه سطح مماس مشخص می شود سومین قانون گرفته می شود که اصطحکاک مستقل از سرعتی است که یک جسم در طول یک سطح حرکت کرده و فراهم می آورد که سرعت صفر نیست.
دلیلی برای این آماده سازی است که یک جسم با هیچ سرعتی که است یک هنوز کاملاً ایستاده موضوعی که اغلب فرم قوی از اصطحکاک ، اصطحکاک ساکن است آخری است اصطحکاکی که یک جسم ساکن باید در حرکت بودن جسم غلبه کند بنابراین ، این نباید با اینرسی اشتباه گرفته شود که نسبتاً غلبه کردن از طریق استفاده از نیرو آسان است . در حقیقت ، پیچیدگی کمتری از اصطحکاک ساکن است. فقط جرم بیشتر از وزن می شود اینرسی تحت تأثیر از طریق قرار نمی گیرد بوسیله ترکیب اجسامی که مماس بر یکدیگر هستند. بزودی اظهار شد ، اصطحکاک نسبتی از وزن است که حدس زده می شود که فاکتور دیگری را شامل شود و در حقیقت فاکتور دیگری وجود دارد . شناخته شده از ضریبی از اصطحکاک آخرین قانون نیز تعیین شد.
بوسیله حرف یونانی (mu) ثابت و پیوست برای هر دو نوع از سطح مماس با یکدیگر است و یک روش از مقایسه اصطحکاک میان آنها و میان سایر سطوحها را فراهم می آورد. برای مثال ضریب اصطحکاک ساکن را 00/1 بوجود می آورد که در یک موقعیت ویژه شرح داده می شود.
ضرایب خیلی پایین تر برای نوع دوم اصطحکاک هستند. اصطحکاک متغییر ، مقاومت اصطحکاکی بوسیله یک جسم بدن در حال حرکت تجربه شد تا آنجایی که نزدیکترمقاومت نسبی گذاردن اجسام واقعی در حرکت را ارزیابی کردند ضریب اصطحکاک متغیر مقاومت نسبی در مقابل آن اجسام یکبار نشان می دهد که آن در حال حرکتند. استفاده مادیات یکسان در بالا بیان شده ضریبی از اصطحکاک لغزشی برای چوب روی چوب 3/0 است. برای فلزات روغن کاری شده 03/0 تغییر نمی کند و برای تایر لاستیکی روی بتون خشک 7/0 است عاقبت نوع سوم اصطحکاک وجود دارد و یکی از آن قوانینی است که ضرایب بسیار پایین به علت ناچیز نبودن ، دارند. اصطحکاک ساکن یا اصطحکاک حرکتی که جسم چرخدار آزمایش می کند. هنگامی که آن بیشتر روی سطح صاف و هموار می غلتند در شرایط دلخواه در حقیقت آنجا کاملاً به گمان شود هیچ مقاومتی میان یک چرخ و یک جاده وجود ندارند بنابراین آنجا به دلخواه وجود ندارد که است کاملاً کم چرخ یا جاده هر دو شی دادن در پاسخ یا واکنش به سایر چرخ بوسیله تا اندازۀ صاف کرده شدن جاده بوسیله فرو رفتگی اصطحکاک را تجربه می کند این نکات بالا ضرایبی از اصطحکاک کاملاً در اصطحکاک قیاسی بحث شده است اما در حقیقت آنها یک نقشی در محاسبه کردن نیروی اصطحکاک افزوده می شود بوسیلۀ نیروی نرمالی که آن است ، نیروی عمود که یک جسم یا سطح به دیگری اعمال می کند روی یک سطح افقی نیروی عادی برابر است با جاذبه وبعد وزن در نیروی اصطحکاکی که جسم متحرک را از حرکت کردن باز می دارد.
کاربردهایی در زندگی واقعی .
انگیزه درونی در اثر خاطر اصطحکاک.
اصطحکاک ، در حقیقت و همیشه با حرکت و جنبش مخالف می کند ، پس اصطحکاک ضروری است. حقیقت آن است برای راه رفتن و برای نگه داشتن یک ماشین در جاده به آن نیازمندیم. تفاوتهای میان اصطحکاک و اینرسی مرتبط می شود و اشاره دارد به اولیه و گذشته در شرایطی از اصطحکاک ساکن و دیدن چگونگی تفاوت میان اصطحکاک و اینرسی آسان است هر جایی که اصطحکاک همیشه با حرکت مخالفت می کند ، اینرسی وجود ندارد هنگامیکه یک جسم در حال حرکت نیست ، اینرسیاش با حرکت مخالفت می کند امّا هنگامیکه جسمی در حال حرکت است بعد اینرسی در مقابل توقف آن مقاومت می کند در غیاب اصطحکاک یا سایر نیروها ، اینرسی اجازه می دهد یک جسمی برای همیشه در حال حرکت باقی بماند. تصور یک بازیکن هاکی زدن یک گوی هاکی در امتداد یک محوطه خیلی خیلی بزرگ است زیرا یخ ضریب اصطحکاک بسیار کمتر نسبت به آسفالت جادۀ خاکی دارد پاک خیلی دورتر می رود. حالا فرض کنید که به جای یخ ، سطح و اجسام در تماس با آن عاری از اصطحکاک بودند و یک ضریب اصطحکاک صفر را داشتند. سپس چه اتفاقی رخ می داد اگر بازیکن به پاک ضربه می زد؟ فرض کردن برای اهدافی از این تفکرات تجربی که محوطه هاکی سرتاسر سطح آن از زمین پوشیده بود؟ پاک حرکت خواهد کرد و رفت و رفت و بالاخره اطراف محوطه می رسد و آن هرگز نخواهد ایستاد زیرا آنجا اصطحکاکی برای توقف آن وجود ندارد و بنابراین اینرسی عاری از هر کنشی خواهد بود. درشرایط یکسان درست خواهد بود، اگر یکی بودند اندکی فشار دادن به بازیکن هاکی با نیروی کافی ( نیروی کمی در غیاب اصطحکاک ) او را در حال حرکت قرار می دهد : او ادامه خواهد داد دور زدن در اطراف سیاره به طور نامحدودی ـ بوسیلۀ اسکیتهایش برده می شود امّا اگر به جای در حرکت قرار گرفته بود بازیکن هاکی سعی دارد طرز عمل اسکیتهایش برخلاف سطح محوطه هاکی خود را در حال حرکت قرار دهد. او قادر نخواهد بود حتی به وسعت کمی حرکت کند. حقیقت آن است که هنگامیکه اصطحکاک ساکن از حرکت یک شی در یک موقعیت ساکن به یک حالت حرکتی مخالفت می کند ممکن است فرض کنید که آیا اصلاً آن می تواند برغلبه شروع حرکت غلبه کند لازم و ضروری برای آن حرکت است چون با اسکیباز کننده در حرکت همیشگی حرکت خود با چرخی از یک سو به سوی دیگر محوطه هاکی ، غیاب اصطحکاک این را معنی میدهد که اینرسی « در کنترل » است: با اصطحکاک بنابراین احتمال دارد که بر اینرسی غلبه کند.
اصطحکاک در رانندگی یک ماشین
اصل یکسان که به کار می ود در تایرهای اتومبیل : اگر آنها کاملاً صاف بودند ، و قضیه بدی را ایجاد می کند ؛ جاده کاملاً صاف به همان خوبی بود از حرکت وسیله نقلیه به جلو ، جلوگیری خواهد کرد هنگامیکه رانندگی سعی به توقف کردن دارند. برای این دلیل تایرها با لبههای برجسته طراحی شدند. حفظ یک درجه بالایی از اصطحکاک گرفتن جاده بطور محکم ، پاشیدن آب هنگامیکه جاده خیس است. نیروی از اصطحکاک در واقع و در سر تا سر عملکرد یک اتومبیل پخش می کند و آن احتمال را برای چرخاندن تایرها خودشان را می چرخانند. بوجود می آورد گردش انرژی یا گشتاور که حرکت به جلو را اعمال کردن راننده روی فرمان به نیروهایی تبدیل می شود که چرخها را هدایت می کند و این به ترتیب اصطحکاک برای فراهم آوردن کشش و سطح اصطحکاک استفاده می شود میان فرمان و تایرها البته شماری از مرحله ها هستند . با موتور میل لنگ می چرخد و نیرو به کلاچ انتقال می یابد به ، که اصطحکاک مربوط می شود. به حرکت میل لنگ به جعبه دنده منتقل می شود. هنگامی که راننده یک اتومبیل با یک جعبه دنده دستی پدال کلاچ را به پایین فشار می دهد و این عمل کلاچ خودش را آزاد می کند. کلاچ یک مکانیسم چرخشی است که شامل میان ( سایر چیزها ) یک فشار بر صفحه فلزی که صفحه کلاچ را به پایین می دهد ـ در نتیجه ، چرخ لنگر ـ ابزاری است که واقعاً نیرو را از میل لنگ انتقال میدهد ـ از جعبه دنده آزاد می شود با کلاچ بنابراین آزاد می شود و راننده دنده را عوض میکند و بعد راننده پدال کلاچ را آزاد می کند فنرها صفحه فشار می آورد و صفحه کلاچ به مکان نشان در خلاف چرخ لنگر می گردند ، چرخ لنگر سپس جعبه دنده را می چرخاند اصطحکاک کنترل شده در کلاچ این عمل را ممکن می سازد . همچنین هماهنگی دنده ها در جعبه دنده اصطحکاک استفاده می شود در چرخ دنده ها برای تنظیم و بالانس چرخ ها بوجودمی آورد . این یک جر یان پیچیده است و اما در کانون آن یک نماینده از دندانه چرخ دنده است آنچه نیرو ها ی اصطحکا ک آن ها را به همان سرعت می رساند . اصطحکاک همچنین برای متو قف کردن یک ماشین نه فقط به خاطر تایرها اما به دررابطه با ترمزها نیز لازم وضروری است آیا آن ها صفحه ترمزها هستند یا ترمزها ی کا سه ای و دو عنصربا ید با یک نیروی بسیار قوی بیشتر از موتور ترکیب می شوند واصطحکاک مورد نیاز نیرو را فراهم می کنند. و اصطحکاک مود نیاز را فراهم می کنند در صفحه ترمزها ـ ابزاراتی ترمز و اصطحکاک را به دو قسمت از صفحات ترمز و در کاسه ترمزها و به کار می رود. تمز چرخ ها اصطحکاک را به درون کاس نمد انتقال می دهد این نیروی ترمزی است سپس منتقل شده هه تایرها که اصطحکاک در جاده به کار گفته می شود و بنابراین ماشین متوقف می گردد.
« بازدهی و اصطحکاک »
اتومبیل یکی از میان نمونه های زیادی از دستگاه ها و ماشین هاست که بدون اصطحکاک نمی تواند کار کند. یک چیز در این نمونه از دستگاه ها درست است مانند پیچ ها به همان خوبی میخها ، انبردست ها ، پیچ و مهرهها انبرک ها دستگاهها کاهش می یابد . یک ماشین بزودی مورد توجه قرار گرفته و برجسته شد کاملاً ، و از قدرتش براحتی برای غلبه کردن بر نیروی اصطحکاک میان موتورش و از ضخامت هوا به کار برده شد آن در جاده به کندی حرکت می کند .
در اصطحکاک علمی ، بازدهی یا فواید مکانیکی اندازه گیری می شود بوسیله نسبی از انرژی خروجی به انرژی ورودی ـ به طور واضح در اغلب موقعیتها با افزایش انرژی خروجی و کاهش انرژی وودی ایده آل و مطلوب است و بیشتر در چندین سال مخترعان در رویایی از ساختن یک مکانیسم بوده اند یک حرکت دائمی ماشین آن فقط انجام گرفت در این مورد ماشین به طور ایده آل و آرمان گرایانه نشان داده شد. یک مقدار قطعی از انرژی برای آن که آن را در حالت حرکت قرار دهد به کار می رود سپس آن هرگز متوقف نخواهد شد . از این به بعد تقریباً نسبتی از انرژی خروجی به انرژی ورودی محدود خواهد شد. برشاسی ، دستگاه در حال ، حرکت دائمی یک خیال به همان اندازه کوچک و گذرا است که چشمۀ آب جوانی اسطوره ای و خیال انگیز است. عاقبت این یک واقعیت در روی زمین است همه جا اصطحکاک همیشه سیستمی را که انرژی جنبش را از بین می برد بوجود می آورد مهم نیست که چه طرحی دارد دستگاه عاقبت انرژی اش را از دست داده و متوقف می شود بنابراین این قانون برای خارج از فضا درست نیست. هر جایی که اصطحکاک خیلی کوچک است بنابراین آن هنوز وجود دارد . در فضا آن امکان دارد که کاملاً یک دستگاه در حرکت قرار گیرد و اجازه دهد اینرسی در حالت سکون باقی بماند. امکان پذیر شود. بنابراین شاید واقعاً حرکت دائمی و همیشگی بیشتر از یک رویا باشد. آن باید همچنین نوشته شود که مزایای مکانیکی همیشه مورد دلخواه و مطلوب نیست یک پیچ دستگاهی با بازدهی بالایی است. یک پیچ بسیار نیروی زیادی برای پیچ کردن آن می گذارد . بیشتر از پیچی که یکبار در محل قرار گرفته شده تا نیرو وارد کند هنوز این دقیقاً هدف یک پیچ است.
بازدهی یک پیچ به روشی که به عمل پیچ کردن، باز می گردد که در حقیقت استفاده کمی خواهد داشت . یکبار دیگر آن اصطحکاک است که یک پیچ با فرمی شکلی از بازدهی عجیبش با راندمان پایین فراهم می آورد. اصطحکاک علی رغم فوایدش در بالا بحث و گفتگو شد. به همان اندازه که نامطلوب است. به همان اندازه خواستنی و مطلوب است با اصطحکاک، همیشه چیزهایی از دست می رود؟ بنابراین یک قانون فیزیکی وجود دارد که انرژی به سادگی از دست نخواهد رفت. بلکه انرژی تغییر شکل می دهد . در صورتیکه اصطحکاک ، انرژی است که می توانست به کار رود. برای حرکت ماشین به جای آنکه به صورت یا گرما هر چیز به دیگری ، گرما . هنگامی که جرقه های الکتریکی به سرعت می روند.
حرکت شامل اصطحکاک می شود. مولکولها جنب وجوش دارند ، دما را بالا می برند. این می تواند به آسانی استدلال شود بوسیلۀ روبرداشت ساده ای از دخالت یکباره ( همزمان ) به سرعت گرفته شده به عنوان یک شخصی که با هوش است هنگامی که هوا سرد است انجام می دهد. گرما افزایش می یابد . برای کی ماشین از قسمتهای فلزی تشکیل می شود ، این افزایش دما می تواند فاجعه انگیز باشد منتهی به آسیب دیدن جدی می شود. این است چرا شکل های متنوعی از وغن یا گریس در سیستم مربوط به اصطحکاک بکار می رود.
یک اتومبیل گریس و روغن به همان اندازه برای بلبرینگها استفاده می کند. آن که توپهای کوچکی ( ساچمه ) از فلز هستند که رفتاری بر مبنای ماده ها روغنی روی یک مقیاس بزرگ تقلید می کنند. در یک مولکول روغن آیا نفت است ـ مربوط شود به روغن یا نوعی از روغن که از فعالیت و زندگی چیزهایی نشأت می گیرد. شارژهای الکتریکی مثبت و منفی حرکت سرتاسر مولکول را مختل می کنند برعکس در آب شارژهای مثبت در انتهای یک مولکول آب به انتهای دیگر منفی میچسبد ـ با روغن ـ غیاب نسبی از جاذبه به میان مولکولها تعریف می شوند که هر یک تحت تأثیر یک ساچمه مجزای بسیار کوچکی از دیگران است. ساچمه شبیه مولکولها میان عناصر فلزی می غلتند ، فراهم می آورد ، ضربه گیر لازم که اصطحکاک را کاهش می دهد.
هنوز ، برای هر اظهاری یک ارتباط اصطحکاکی می نتوان ساخت . همیشه اظهار دیگری با آنچه که وجود دارد ، مقابله می کند بزودی آن ثبت می شود چرخ زیر آن به طور فوق العاده ای اصطحکاک را کاهش داد. ترقی تکنولوژی و فنی زیادی در جامعه فراهم آورد. هنوز قبل از این چرخ ، صدها ، هزاران سال پیش حتی بیشتر پیشرفت تکنولوژی مهمی رخ داد. هنگامی که انسانها یک اکتشافی کردند که به حداکثر سطح اصطحکاک وابسته بود: آتش ، یا روشهای بوجود آوردن آتش . برخلاف چرخ ، آتش در طبیعت اتفاق افتاد و می توانست از شماری از علتها بوجود آید ، امّا انسان روشهای مختلفی که خود آتش را به وجود آورد را مهار کرد ، آنها مجبور شدند به گرمایی که از اصطحکاک بوجود می آمد ، تکیه کنند. در اویل قرن نوزدهم ، اکتشافات و یافته های بشری روش آسانی برای تولید آتش با استفاده از چوب کوچکی با یک سر فسفری پیدا کرد. این چوب ، البته به عنوان یک کبریت شناخته می شود. در یک کشیدن چوب کبریت روشن می شود. سر چوب کبریت همۀ مادهای شیمیایی مورد نیاز در ساخت یک جرقۀ آتش را شامل می شود این نوعی از کبریت روشن کردن است . یک نیاز فقط گمای اصطحکاکی را به وسیلۀ کشیدن آن برخلاف یک سطح مانند سمباده ، با یک ضریبی از اصطحکاک بوجود می آید . ماده های شیمیایی ضروری برای احتراق در کبریت ها بی خطر هستند ، از طرفی دیگ میان سر کبریت و یک کاغذ سمباده اصطحکاک بوجود می آید. معمولاً روی یک از جعبۀ کبریت قرار داده می شود. ماده های شیمیایی روی سرکبریت ، آنها باید با سطح سمباده ای تماس بگیرند و کشیده شوند تا اینکه احتراق رخ دهد ، امّا یکبار دیگر اصطحکاک میان سرکبریت و سطح سمباده ای جعبه کبریت باید موجود باشد . آب ، اصطحکاک با پیوند سنگین آن را کاهش می دهد. همانطور که تایرهای ماشین در یک روز بارانی اصطحکاکش با جاده کاهش می یابد. آنچه که توضیح داده می شود: برای آن بود که دک کنید که چرا کبریتهای نمدار بی اثر بوده و کارایی ندارد.
محدودیت های خارجی اصطحکاک
به طور واضح اصطحکاک یک موضوع پیچده است و یافته هایی از فیزیک مدرن تنها حاکی از افزایش آن پیچیدگی بود. در فوریه 1999 روی خط مقاله برای
Physical Review Focus , Dana Mackenzie
گزارش شد که مهندسان امیدوارند که دنده ها و موتورهای میکروسکوپی به همان اندازه که معمولاً در زندگیمان در محیطهای میکروسکوپی امروزه هستند ، بسازند . اما قبل از این که این رویا به واقعیت تبدیل شود ، آنها مجبور خواهند شد قوانین مربوط به اصطحکاک را خیلی متفاوت از ماشینهای باسایز معمولی هستند به کار برند. اظهارات اولیه که اصطحکاک با وزن نسبت دارد ، در حقیقت ، تنها در حیطه ای از فیزیک کلاسیک به کار می ود. اصطلاحات قبلی به مطالعاتی از فیزیکدان های بالا در پایان قرن نوزدهم برمی گردد. هنگامی که نگرانیهای به طور عمده کارایی اشیاء بزرگی را که برای عملکرد بودند توانست بوسیله حسها و رفتارهای فیزیکی رامورد بررسی قرار دادند. که نتوانست تا قبل از قرن بیستم به تصویر کشیده شوند.
بر طبق تحقیقات اجرا شد بوسیله Alan Burns و سایرین در Sand National laboratories در Albuquerque نیومکزیکو جاذبه های مولکولی میان اشیاء در بسیاری موارد تقریباً یک نوع از اصطحکاک را خلق کرد که شامل رانش بیشتر از گرایش بود. این کاملاً اختلال هایی از مدل اصطحکاک برای بیشتر از یک قرن درک کرد. ؛ نواحی جدید از اکتشاف مربوط به عملکرد اصطحکاک در یک سطح مولکولی را نشان می دهد.
تغییرات متناسب اصطحکاک روی سطوح سخت
By Ron Kurtus (18 october 2005)
فاکتورهایی که میزان تناسب اصطحکاک میان دو سطوح یکدیگر را ارزیابی می کنند و به عنوان سطوح سخت ، ما آنها را تعریف می کنم که فقط میزان بسیا اندکی هنگامیکه بر یکدیگر فشار می آورند ، معیو شدند. شما می توانید میزان نیروی مقاوم متغیر اصطحکاک را بوسیله تغییرات ضریب متناسب اصطحکاک ، بوسیله جانشین کردن آن با نوع دیگر از اصطحکاک یا بوسیله تغییر دادن میانگین نیرو ، کاهش دهید .
سؤال های شما ممکن است ، شامل اینها شوند:
چگونه شما ضریب اصطحکاک را تغییر می دهید؟
چگونه شما نوعی از اصطحکاکها را جایگزین می کنید؟
چگونه شما میانگین نیرو را تغییر می دهید؟
این درس جواب این سؤال ها را خواهد داد. یک بررسی کوچکی در انتهای درس وجود دارد.
تغییرات ضریب اصطحکاک
یک روش برای کاهش یا افزایش نیروی اصطحکاک از تناسب تماس دو سطوح سخت با یکدیگر ، تغییر دادن ضریب اصطحکاک میان سطوح است. ضریب اصطحکاک شماری از اجسام بین 0 تا ( بی نهایت ) است نتیجه ای از ارتباط میان سطح زبر و خشن از دو جنس است. شما می توانید زبری سطوح را تغییر دهید یا حتی اشیاء مختلفی را اضافه کنید.
ارتباط
ارتباط میان اصطحکاک و ضریبش می تواند از معادلۀ اصطحکاک استاندارد بدست آورده می شود.
- Fr نیروی مقاومت اصطحکاک است.
- ضریب اصطحکاک برای دو سطح ( حروف یونانی « mu » و
- N مانگین نیرو یا نیروی عمود تحت فشار دو جسم .
ثبت شد که با متغیر اصطحکاکاستاندارد میان سطوح سخت ، منطقه ای از سطوح ها یک فاکتور نیست. از طرفی دیگر منطقه وسیعی از متغیر برخلاف هر منطقه دیگری همان اصطحکاکی را خواهد داشت که در هر منطقه کوچکی است. ضرایب و میانگین نیروهای یکسانی فراهم آمد.
تغییرات زبری
یک روش برای افزایش ضریب اصطحکاک که زبری یا ناهمواری سطوح را می سازد . کف یک کنش شامل الگویی از شیارها یا موجهایی است که اصطحکاک زیادی را تولید خواهد کرد ، هنگامیکه با یک کنش صاف و مندرس روی یخ لیز و لغزنده پیاده روی می کنید اصطحکاک کمتری فراهم خواهد شد. صیقل دادن سطوحی که درتماس با هم بودند ضریب اصطحکاک میان سطوح کاهش خواهد یافت و بنابراین ؛ کاهش میزان اصطحکاک مواجه می شوند اما ثبت شد که اگر شما سطوح ها را صیقل دهید ، بسیار صاف و هموار می شوند ، اثرات مولکولی ممکن است رخ می دهد.
نتایج ـ تأثیرات ( پیوند ) مولکولی
هنگامی که شما دو سطح بسیار لغزنده و دو سطح فلزی صیقل داده شده را به یکدیگر می کشید جاذبه مولکولی به ضریب اصطحکاک اضافه می گردد. از طرفی دیگر ، ضریب اصطحکاک کاهش می یابد هنگامی که شما زبری زیاد یک نقطه را کاهش می دهید جایی که ضریب اصطحکاک به خاطر تأثیرات مولکولی افزایش می یابد.
منطقه یک فاکتور
یک بار تأثیرات مولکولی انجام پذیرفته شد ، ناحیه ای از سطوح در تماس که یک فاکتور در اصطحکاک هستند. بنابراین ، بزرگترین منطقه ، بیشترین اصطحکاک را بوسیله اثرات مولکولی موجب می شود.
ماده های چسبنده
تعدادی از ماده ها یک ضریب اصطحکاک بالا دارد ، به خاطر سطح ناهموار ، آنها نیست ، اما به خاطر ماده ای چسبیده است و جاذبه مولکولی به ضریب معمول اصطحکاک اضافه می شود. لاستیک مثال خوبی از جاذبه مولکولی است که به ضریب استاندارد اصطحکاک اضافه شده که زبری و ناهمواری سطح را موجب می شود.
ماده های متفاوت
روش دیگری برای افزایش اصطحکاک: افزایش ضریب با استفاده از ماده های متفاوت است. که ارزش بالایی برای ضریب اصطحکاک دارند. ماده هایی در روکش ترمز اتومبیل استفاده میشود که کار بسیار بهتری امروزه انجام می دهد ، بیشتر از ماده هایی که در روزهای اخیر در اتومبیلها استفاده می شود . استفاده از ترکیباتی از ماده ها که ضریب اصطحکاک پایین تری میان آنها دارند ، روش دیگری برای کاهش اصطحکاک است.
ضریب اصطحکاک
اصطحکاک جنبشی
اصطحکاک ساکن
سطوح
4/0
6/0
استیل در استیل
(خشک )
04/0
041/0
تفلون در استیل
مادۀ به کار برده شده در تفلون به طور عمده ای اصطحکاک را کاهش خواهد داد.
جایگزین نوعی از اصطحکاک
هم چنین کاهش ضریب اصطحکاک یک روشی برای کاهش دادن نیروی اصطحکاک است ، که آن محدودیت هایی دارد. برای مثال ، شما می توانید فقط ماده ای را آنقدر صیقل دهید تا ضریب بطور واقعی به خاطر اثرات مولکولی افزایش می یابد. یک روش بهتر برای کاهش دادن ضریب متناسب اصطحکاک ، آن یکدیگر را حذف می کند بوسیله جایگزینی آن با اصطحکاک غلتان و یا اصطحکاک سیال.
اصطحکاک چرخشی
به جای تناسب سطوح با یکدیگر ، شما می توانید غلتکهایی را میان سطوح اضافه کنید ، بنابراین بیشتر به اصطحکاک غلتان تغییر می کند.
هنگامی که اهرام کبیر ساخته شد ، مصریان باستان با سختی زیادی قطعات گرانیتی بزرگ متناسبی را برای ساختن هرم داشتند. بنابراین ، آنها اصطحکاک را بوسیله غلتاندن قطعات روی کنده ها کاهش دادند.
اصطحکاک سیال
بوسیله اضافه کردن یک لایه نازک از روغن یا حتی آب میان دو جسم ، شما اصطحکاک متغیر را به اصطحکاک سیال تبدیل می کنید. این روغن کاری در عملکرد های زیادی برای کاهش تماس و ساختن تناسب آسانتر استفاده میشود.
ضریب اصطحکاک
اصطحکاک جنبشی
اصطحکاک ساکن
سطوح
4/0
6/0
استیل در استیل (خشک )
05/0
1/0
استیل در استل ( روغنی )
اضافه کردن گریس به عنوان یک روغن ضریب اصطحکاک را کاهش می دهد.
« گاهگاهی اصطحکاک افزایش می یابد. »
در بعضی از موقعیتها ، اضافه کردن یک روغن واقعاً اصطحکاک به خاطر تأثیرات مولکولی را زیاد می کند. برای مثال ، یک سکه به پایین شیبدار پلاستیکی لغزیده خواهد شد. شما ممکن است فکر کنید ، آب یک روغن خواهد بود ، اما برای اجسام کوچک ، نیروی مولکولی اش قویتر از جاذبه ای که جسم را می کشد.
مثالی دیگری سعی می کند یک روغن غلیظ و سنگن یا گریس به عنوان یک روغن استفاه می شود. اصطحکاک ممکن است خیلی بیشتر شود اگر شما روغن کمی یا حتی اصلاً روغن استفاده نکنید.
ترکیب اصطحکاکهای غلتان و سیال
محورهای دوچرخه ، اتومبیل و سایر دستگاهها استفاده می شود که در یک کانون ، فلز متغیر برخلاف فلز دیگر می چرخد. بزودی یک روغن اضافه شد که اصطحکاک را کاهش می داد.
اما سپس یک سری از بلبرینگها میان محور و توپی کار گذاشته شد که اصطحکاک به اصطحکاک غلتان تغییر کرد. بلبرینگها در طول روغن کاری ، به طور عمده اصطحکاک در چرخشی یک چرخ کاهش می دهد و میانگین نیرو تغییر می کند.
میانگین نیروی « N » است نیروی عمودی بر سطوح هایی که به یکدیگر فشار می آورند ، بوسیله افزایش N و شما نیروی مقاومت اصطحکاک را افزایش می دهید. کاهش N ، اصطحکاک را کاهش می دهد. ثبت می شود که تغییر دادن اصطحکاک بوسیله تغیر دادن میانگین نیرو هم چنین در موقعیتهایی که روغن کاری یا اصطحکاکغلتان را شامل شده است ، بکار می رود.
نیرو تحت فشار روکش های ترمز اتومبیل تا صفحه ترمز تعیین می کند اصطحکاک استفاده شده به آهستگی ماشین را متوقف کرد. البته ، آزاد سازی ترمزها موجب می شود N به صفر برسد که در نتیجه نروی اصطحکاک بوجود آمد.
هنگامی که شماره ترمزهای اتومبیل فشار می آورید ، گیرۀ محفظه های ترمز در صفحات فلزی که قسمتی از سیستم دیسک ترمز هستند. اصطحکاک میان محفظه ترمز و دیسک ترمز کافی است که حرکتش آهسته چرخ هایش را متوقف می کند. آن در جایی که تایرها را مهار می کند است. اصطحکاکشان در جاده ماشین آنها را از حرکت متوقف می سازد.
اگر میانگین نیرو وزن اجسام است شما درامتداد سطح آن را می پراکنید. اضافه کردن یا کاستن وزن اصطحکاک غلتان کاهش یا افزایش خواهد داد . اما هم چنین ، اگر شما یک جسم رابایک طناب بکشید ، کشیدن در یک زاویه به طرف بالا میانگین نیرو کاهش خواهد یافت.
برداشت
ضریب اصطحکاک و میانگین نیروی فشار سطوح بر یکدیگ ، فاکتورهایی هستند که میزان اصطحکاک متغیر مان دوسطح سخت را تعیین می کنند. شما می توانید میزان نیروی مقاوم اصطحکاک متغیر بوسیله تغییرات ضریب اصطحکاک متغیر بوسیله جایگزینی آن با نوع دیگری از اصطحکاک یا بوسیله تغییرات میانگین نیرو را افزایش یا کاهش می دهد.
