Siła tarcia: niektóre ciekawostki

Czy wiesz, że genialny Leonardo da Vinci w roku 1500 był bardzo zainteresowany tym, od czego zależy siła tarcia? Dziwne eksperymenty, które przeprowadził, wywołały niemałe zdziwienie dla jego uczniów i czego innego można się było spodziewać po ludziach, którzy zobaczyli, jak utalentowany naukowiec wlecze linę na podłodze, a potem rozwija się na całej długości, a następnie mocno skręca. Te i inne podobne eksperymenty pozwoliły mu dojść nieco później (w 1519 r.): Siła tarcia, która pojawia się, gdy jedno ciało wchodzi w kontakt z powierzchnią innego, bezpośrednio zależy od obciążenia (siły nacisku), nie zależy od obszaru oddziaływania i jest skierowana przeciwnie do ruchu z boku.

Formuła odkrycia

Minęło 180 lat, a model Leonarda ponownie odkrył G. Amonton, aw 1781 r. Sh. O. Coulon dał jej ostatnie słowo w swoich pracach. Zaletą tych dwóch naukowców jest to, że wprowadzili oni taką stałą fizyczną, jak współczynnik tarcia, pozwalając tym samym na wyprowadzenie wzoru, za pomocą którego można obliczyć siłę tarcia dla konkretnej pary wzajemnie oddziaływujących materiałów. Do tej pory jest to wyrażenie

F _t = k _t x P, gdzie

P jest siłą nacisku (obciążenie), a k _t jest współczynnikiem tarcia, migruje z roku na rok do różnych podręczników i podręczników dotyczących fizyki, a same współczynniki są od dawna obliczane i są zawarte w standardowych podręcznikach inżynierskich. Wydawać by się mogło, że w końcu doszło do tego zjawiska z jasnością, ale go tam nie było.

Nowe niuanse

W XIX wieku naukowcy byli przekonani, że sformułowanie zaproponowane przez Amontona i Coulomba nie jest uniwersalne i absolutnie poprawne, a siła tarcia zależy nie tylko od współczynników i zastosowanego obciążenia. Ponadto istnieje trzeci czynnik - jakość obróbki powierzchni. W zależności od tego, czy jest ono gładkie, czy szorstkie, siła tarcia przybierze różne znaczenia. Zasadniczo jest to całkiem logiczne: przesuwanie obiektu ślizgowego jest o wiele łatwiejsze w porównaniu do przemieszczenia obiektu o nierównej powierzchni. Pod koniec XIX wieku pojawiły się nowe postępy w badaniach lepkości i stało się jasne, jak siła tarcia działa w cieczach. I choć smarowanie powierzchni tarcia było używane od samego początku narodzin technologii, dopiero w 1886 roku, dzięki O. Reynoldsowi, pojawiła się ugruntowana teoria poświęcona smarowaniu. Tak więc, jeśli to wystarczy i nie ma bezpośredniego kontaktu między tymi dwoma obiektami, siła tarcia zależy tylko od jej hydrodynamiki. A jeśli środek smarny nie wystarcza, wszystkie trzy mechanizmy są aktywowane: Coulomba siła lepka odporność i siła uniemożliwiająca poruszanie się. Czy uważasz, że ta teoria położyła kres badaniom tego zjawiska? Racja, nie. U progu XX wieku okazało się, że przy niskich prędkościach, przy braku smaru, występuje efekt łodygi. Jego istotą jest to, że gdy nie ma smaru, siła oporu nie zmniejsza się natychmiast z wielkości siły początkowej do poziomu siły Coulomba, ale zmniejsza się stopniowo wraz ze wzrostem prędkości. W XX wieku dalsze badania w tej dziedzinie przyniosły tak wiele nowych informacji, że trzeba je jakoś usystematyzować. W rezultacie powstała cała nauka - tribologia, która bada, jak siła tarcia działa w przyrodzie. W samych Stanach Zjednoczonych liczba naukowców pracujących w tej dziedzinie przekroczyła tysiąc osób, a na świecie co roku publikowanych jest ponad 700 artykułów na ten temat. Co ciekawe, co jeszcze będzie w stanie znaleźć interesujących naukowców? Zaczekaj i zobacz!