نیروی اصطکاک را در چه مواردی باید کم یا زیاد کرد؟

نیروی اصطکاک در چه موارد باید کم یا زیاد کرد؟

نیروی اصطکاک را در چه مواردی باید کم یا زیاد کرد؟

اصطکاک چیست؟

اصطکاک نیروی مقاومتی است که در برابر حرکت اجسام به وجود می‌آید. این نیرو هم در خلاف جهت حرکت هم در جهت حرکت(مثل راه رفتن) ایجاد شده و با حرکت اجسام مخالفت می‌کند. برای ایجاد حرکت در اجسام باید نیرویی بزرگ‌تر از نیروی اصطکاک در جهت حرکت اعمال کرد. اصطکاک به عواملی چون نیروی عمودی، شرایط سطح‌های تماس از نظر زبری و جنس سطح‌های تماس بستگی دارد و در صورتی که تغییرات دما به‌گونه‌ای باشد که موجب تغییر زبری سطح تماس شود، در افزایش یا کاهش اصطکاک مؤثر است.N نیروی عمودی تکیه‌گاه و μ ضریب اصطکاک است. ضریب اصطکاک می‌تواند بیشتر از ۱ هم باشد ولی اغلب μ <۱ می‌باشد.

انواع اصطکاک :

نیروی اصطکاک ایستایی

هرگاه به جسمی که بر یک سطح افقی در حالت سکون است نیروی افقی  وارد شود و جسم حرکت نکند و در حال سکون باقی بماند، نشانگر آن است که برآیند نیروهای وارده بر آن صفر است. پس نیرویی به اندازه نیروی وارده، بر جسم وارد می‌شود که نیروی F را خنثی می‌کند. این نیرو،  اصطکاک ایستایی نامیده می‌شود و از برهم‌کنش بین دو سطحی که نسبت به هم ساکن هستند و با هم در تماس‌اند به‌وجود می‌آید.

اگر نیروی F را بزرگ‌تر کنیم به‌طوری که جسم در آستانه حرکت قرار گیرد، در این حالت اصطکاک  در آستانه حرکت نامیده می‌شود.

نیروی در آستانه حرکت در یک نقطه اتفاق می‌افتد که مشخصه‌ای برای محاسبه ضریب اصکاک ایستایی می‌باشد، چنانچه نیروی اعمالی به جسم بیشتر از حد آستانه حرکت شود ضریب اصطکاک جنبشی درگیر خواهد شد که مقدار آن از مقدار ایستایی کمتر است همچنین شتاب جسم در آستانهٔ حرکت صفر می‌باشد

نیروی اصطکاک جنبشی

با حرکت جسم بر سطح جسم جامدی دیگر، نیرویی موازی سطح تماس به هریک از دو جسم از طرف جسم دیگر، وارد می‌شود که اصطکاک جنبشی نام دارد که ازبرهم کنش بین دو سطحی که نسبت به هم متحرک می‌باشند و با هم تماس دارند به وجود می‌آید. جهت اصطکاک جنبشی در خلاف جهت حرکت جسم است.

در اکثر اوقات  اصطکاک ایستایی بزرگ‌تر ازاصطکاک جنبشی است. طبق قانون اول نیوتن که قانون اینرسی هم نامیده می‌شود، جسم در حال سکون تمایل دارد در حالت سکون باقی بماند و چنان‌چه حرکت یکنواخت دارد به حرکت خود ادامه دهد. زمانی که به جسمی ساکن نیرو وارد می‌شود تا شروع به حرکت کند باید بر نیروی اینرسی و نیروی اصطکاک غلبه کرد. اما زمانی که جسم در حال حرکت یکنواخت و بدون شتاب است تنها غلبه بر  اصطکاک وجود دارد، پس به نیروی کمتری نیاز خواهد بود.

تقسیم‌بندی دیگری هم وجود دارد:

اصطکاکِ خشک

هرگاه بین دو جسم ماده سومی مانند روغن، آب و.. وجود نداشته باشد، اصطکاک به‌وجود آمده را اصطکاکِ خشک  می‌نامند.

اصطکاکِ تر

اصطکاک میان دو جسم که بین آنها روغن وجود دارد.

عملکرد اصطکاک :

در خصوص نحوه عملکرد اصطکاک در برخی منابع این گونه بیان شده‌است که علت وجود  اصطکاک بین دو سطح در حال تماس جوش سرد است.

برخی مواقع اصطکاک بین اجسام می‌تواند به باردار شدن آن‌ها بینجامد (مثل مالش پارچه به شیشه یا مالشی که بین ابرها.

ضریب اصطکاک :

ضریب اصطکاک به انگلیسی: (COF) (Coefficient of friction)  عبارت است از مقدار نیروی عمودی بخش بر اصطکاک. طبق نظریه کولن ضریب اصطکاک هر ماده ثابت است. با این وجود آزمایش‌های انجام شده نشان می‌دهد ضریب اصطکاک به عواملی از جمله فشار تماس، سرعت لغزش، دما، تعداد چرخه‌های بارگذاری (number of cyclic reversals)، و غیره بستگی دارد.

در چه مواردی باید نیروی اصطکاک  را کم کرد و این عمل چگونه انجام می شود؟

در دستگاه های مکانیکی مثل اتومبیل و کارخانه ها اصطکاک باعث فرسودگی و ایجاد گرما در قطعات می شود که باید با روش هایی مثل روغن کاری، گریس کاری،تخت هوا، بلبرینگ، چرخ، غلتک، ساچمه، صاف کردن سطوح و تیز کردن نوک اجسام (آیرودینامیک کردن) اصطکاک کاهش داد. همچنین در سرسره ها و پیست اسکی باید اصطکاک کاهش یابد.

در چه مواردی باید نیروی اصطکاک را افزایش داد و این عمل چگونه انجام می شود؟

در سطوح یخ زده برای جلوگیری از سر خوردن ماشین ها با استفاده از شن و ماسه اصطکاک را افزایش می دهند. در روشن کردن کبریت یا فندک ها باید اصطکاک به وسیله خاک سمباده در کبریت افزایش یابد تا بر اثر گرمای تولید شده کبریت روشن شود. هنگام ترمز گرفتن، راه رفتن، بالا رفتن از کوه، نوشتن با خودکار یا مداد، گره زدن طناب و یا بند کفش، اصطکاک باید افزایش یابد.

جهت دانلود کامل مقاله (word) روی دانلود کلیک کنید.

45 بازدید