X
تبلیغات
ساخت هواپیما - نیروی اصطکاک

دید کلی

وقتی روی زمین راه می‌روید، همواره پاهایتان روی زمین ثابت و بقیه بدن به طرف جلو حرکت می‌کند، اگر کف پای ثابت با زمین اصطکاک نداشته باشد، همانطور که هنگام راه رفتن روی زمین یخ بسته اتفاق می‌افتد، راه رفتن میسر نیست. یا در بسیاری از لوازم خانگی و صنعتی به قطعاتی بر می‌خوریم که روی یکدیگر می‌لغزند. موتور الکتریکی در بسیاری از لوازم ، از ضبط صوت گرفته تا تجهیزات دیگر ، وجود دارد. در همه موتورهای الکتریکی سطح محور موتور در هنگام گردش روی سطح جایگاه آن می‌لغزد، لغزش دو جسم روی یکدیگر در قطعه‌های زیادی یافت می‌شود. موارد بسیاری زیادی را می‌توان بر شمرد که اصطکاک در آنها نقش اساسی دارد.

نیروی اصطکاک

فرض کنید که مکعبی روی میز قرار گرفته است، فنری را به مکعب بسته و از انتهای دیگر فنر طوری مکعب را می‌کشیم که دستمان با سطح میز موازی باشد. اگر فنر را بکشیم از روی افزایش طول آن در می‌یابیم که انتهای دیگر فنر چه نیرویی به قطعه چوب وارد می‌کند. اگر نیروی وارده کوچک باشد ابتدا مکعب حرکت نمی‌کند. نیروهای دیگری نیز در این مساله دخیل‌اند، از جمله نیروی عمودی سطح ، نیروی وزن و از آنجاییکه در هیچ یک از دو راستای عمود و مماس بر سطح شتابی وجود ندارد برآیند نیروها در دو راستا باید صفر شود. به همین منظور مولفه عمودی نیروی وزن باید با نیروی عمودی میز بر مکعب برابری کند و نیروی فنر توسط عامل دیگری که همان نیروی اصطکاک هست حذف می‌شود.

ماکزیمم

اگر نیرویی که با دستمان وارد می‌کنیم به مقدار معین برسد، مکعب در آستانه حرکت قرار می‌گیرد. در این حالت به بیشترین مقدار خود رسیده است که آن را با نشان می‌دهیم. از این پس با افزایش نیروی فنر برآیند نیروها در راستای مماس بر سطح صفر نیست و مکعب شتاب می‌گیرد.

ضریب اصطکاک ایستایی

با نیروی عمود یعنی N متناسب است (تجربه برای بسیاری از سطح تماس این مساله را طرح کرد.) بخاطر تساوی رابطه با N مولفه عمودی نیرو ، ضریبی را به N دخالت می‌هیم که این ضریب ، ضریب اصطکاک حالت سکون نامیده می‌شود که کوچکتر مساوی هست. کوچکتر وقتی هست که نیروی اصطکاک به می‌رسد و جسم در آستانه حرکت قرار می‌گیرد.

ضریب اصطکاک لغزشی

آزمایش نشان می‌دهد که در هنگام حرکت مکعب نیز یک نیروی اصطکاک در همان جهت بر جسم وارد می‌شود، این نیروی اصطکاک که بر جسم متحرک وارد می‌شود نیروی اصطکاک در حال حرکت نامیده می‌شود و چون با یکی نیست لذا ضریب تناسب نیز متفاوت است پس می‌توان گفت که آنچه سبب تساوی با N می شود ضریب اصطکاک لغزشی نام دارد.

ویژگی و

  • همواره ضریب اصطکاک لغزش از ضریب اصطکاک حالت سکون کمتر است.
  • هر دو به جنس دو سطح تماس ، رطوبت و بطور کلی به شرایط محیط بستگی دارند.

دو اثر عمده اصطکاک

  1. مقداری از انرژی را به گرما تبدیل می‌کند و باید این گرما از سطحهایی که روی هم می‌لغزند خارج شود.
  2. قطعه‌هایی که روی هم می‌لغزند ساییده و فرسوده می‌شوند.

از بین بردن اثر اصطکاک

در همه موارد سعی بر این بوده است که با قرار دادن لایه نازکی از روغن میان دو سطح تماس اصطکاک و عوارض نامرغوب ، آنرا هر چه بیشتر کاهش دهند. ولی نیروی اصطکاک ماهیت الکتریکی دارد و اگر قرار بر حذف آن باشد، باید نیروی الکتریکی از جهان رخت بندد. در این صورت از جهان چه می‌ماند؟ تنها هسته اتمها و الکترونهای پراکنده ، بدون اینکه هیچ ارتباطی با یکدیگر داشته باشند، در این شرایط دیگر جهانی نخواهد بود.

نتیجه

اصطکاک میان دو سطح که روی هم نمی‌لغزند کاملا ضروری است. و اگر قرار باشد اصطکاک حذف شود نه تنها مشکلات حل نمی‌شوند، بلکه مشکلات متعددی بروز خواهند کرد.
+ نوشته شده توسط رضا کارگر در سه شنبه چهارم آبان 1389 و ساعت 14:26 |