Třecí síla: některé zvědavé skutečnosti

Věděli jste, že génius Leonardo da Vinci v roce 1500 se velmi zajímal o to, na čem závisí třecí síla a co to je? Zvláštní experimenty, které vedl, způsobily svým studentům značné překvapení a co jiného by se dalo očekávat od lidí, kteří viděli, jak talentovaný vědec táhne lano na podlahu, pak se odvíjí v plné délce a pak se těsně zkroutí. Tyto a další podobné experimenty mu umožnily uzavřít o něco později (v roce 1519): třecí síla, která se objevuje, když jedno tělo přichází do kontaktu s povrchem jiného, ​​přímo závisí na zatížení (přítlačná síla), nezávisí na oblasti interakce a směřuje k opačnému pohybu na straně.

Vzhled objevu

180 let prošla a Leonardův model znovu objevil G. Amonton a v roce 1781 ji Sh. O. Coulon ve svých dílech doručil konečné znění. Zásluhou těchto dvou vědců je, že zavedli takovou fyzickou konstantu jako koeficient tření, a tak umožnily odvodit vzorec, pomocí kterého je možné vypočítat, jaká je třecí síla pro konkrétní dvojici interakčních materiálů. Až dosud je to tento výraz

F _t = k _t x P, kde

P je přítlačná síla (zatížení) a k _t je součinitel tření, migruje se z roka na rok do různých učebnic a příruček pro fyziku a samotné koeficienty jsou již dlouho vypočteny a jsou obsaženy ve standardních strojírenských příručkách. Zdálo se, že s tímto jevem nakonec došla úplná jasnost, ale nebylo tam.

Nové nuance

V devatenáctém století byli vědci přesvědčeni, že formulace navržená Amontonem a Coulombem nejsou univerzální a absolutně správné a třecí síla závisí nejen na koeficientech a na použitém zatížení. Kromě toho existuje třetí faktor - kvalita povrchové úpravy. V závislosti na tom, zda je hladká nebo hrubá, bude mít třecí síla různé významy. V zásadě je zcela logické: posunutí posuvného objektu je mnohem jednodušší ve srovnání s posunutím objektu s nerovným povrchem. A na konci 19. století se objevily nové pokroky ve studiu viskozity a bylo jasné, jak třecí síla působí v kapalinách. A ačkoli mazání povrchů bylo použito od samého počátku narození technologie, až do roku 1886, díky O. Reynoldsovi, se objevila dobře zavedená teorie věnovaná mazání. Pokud tedy stačí, a mezi těmito dvěma objekty není přímý kontakt, třecí síla závisí pouze na jeho hydrodynamice. A pokud mazivo nestačí, aktivují se všechny tři mechanismy: Coulomb sílu viskózní odpor a síla zabraňující pohybu. Myslíte si, že tato teorie ukončila studium tohoto jevu? Správně, ne. Na prahu dvacátého století se ukázalo, že při nízkých rychlostech, při absenci maziva, dochází ke stonku. Její podstatou je, že když chybí maziva, síla odporu se okamžitě nesníží od velikosti počáteční síly k úrovni Coulombovy síly, ale postupně klesá, jak se zvyšuje rychlost. Ve dvacátém století přinesl další výzkum v této oblasti tolik nových informací, které by měly být nějak systematizovány. V důsledku toho se objevila celá věda - tribologie, která zkoumá, jak síla tření působí v přírodě. Jen ve Spojených státech počet vědců pracujících v této oblasti přesáhl tisíc lidí a více než 700 článků o této problematice vydává každoročně ve světě. Je zajímavé, co ještě bude moci najít zajímavé vědce? Počkejte a uvidíte!