Tarcie suche
Ten post może wydawać się trochę nie na miejscu. Gdzie tarcie, a gdzie płyny. Otóż nie zupełnie tak jest, ale żeby się o tym przekonać trzeba zrozumieć czym jest tarcie i skąd się ono bierze. Zanim więc przejdziemy do miejsca, gdzie tarcie łączy się z płynami porozmawiajmy najpierw o zjawisku tarcia suchego.
Tarcie suche
Nauka o tarciu to tribologia i moim zdaniem jest jedną z ciekawszych gałęzi mechaniki ciał stałych. Tarcie to zjawisko, które towarzyszy nam wszędzie i trudno bez niego wyobrazić sobie świat. W trakcie chodzenia nasze buty trą o chodnik, koła samochodu o asfalt w czasie jazdy, a sofa nie przesuwa się, gdy na nią siadamy dzięki tarciu o dywan. Jednak, dlaczego tarcie występuje i jakie są jego przyczyny?
Istnieje wiele hipotez co do tego czemu w ogóle jest coś takiego jak tarcie. Poczytają od hipotezy mówiącej, że tarcie występuje. Na pewno w liceum albo technikum zapoznaliście się z mechaniczną teorią tacie mówiącą, że jest ono spowodowane poprzez uderzanie o siebie chropowatości przesuwających się względem siebie materiałów (prawo Amontonsa, i tak to ten wzór, który poznajemy w szkole, a później wałkujemy na studiach). Oczywiście mechanicznych teorii tarcia jest wiele, jednak są również teorie mówiące o tym, że tarcie spowodowane jest poprzez oddziaływanie między molekułami materiałów (teorie molekularne) oraz takie, które łączą jedno i drugie podejście (teorie molekularno-mechaniczne). Jeżeli uczyli Was, że tarcie jest niezależne od powierzchni styku to mam również dobrą wiadomość. To nieprawda (choć to zależy od poziomu uproszczenia i stosowanej teorii). Jednak nie zajmujmy się teoriami i skomplikowanymi wzorami a zastanówmy jaki parametr wykorzystywany jest do opisu tarcia w fizyce.
 |
| Rysunek 1. Dwie powierzchnie przesuwające się między sobą zahaczają się powodując tarcie [Źródło] |
Współczynnik tarcia to stała charakterystyczna dla pary ciernej, czyli pary materiałów, pomiędzy którymi zachodzi tarcie. Współczynnik ten zależy od rodzaju obróbki materiału (jego chropowatości) oraz od konkretnego materiału. Co ciekawe nie da się od razu powiedzieć jaki współczynnik tarcia będzie między np. drewnem a stalą trzeba to zbadać. Klasyczne badania wykonuje się przy pomocy równi pochyłej jednak możliwości jest o wiele więcej. Należy tu jeszcze nadmienić, że w przypadku tarcia suchego wyróżniamy jego trzy przypadki.
 |
| Rysunek 2. Najprostsza metoda wyznaczania siły tarcia z równowagi sił na równi pochyłej (I zasada dynamiki Newtona) [Źródło: Fizyka jamnika] |
Tarcie kinetyczne, statyczne i toczne. Tarcie kinetyczne występuje między dwoma powierzchniami, jeżeli poruszają się one między sobą (gdy przesuwamy komodę po podłodze), tarcie statyczne między dwoma powierzchniami, jeżeli nie przesuwają się one między sobą (gdy opieramy się o komodę, a ona się nie przesuwa), natomiast tarcie toczne zasługuje na oddzielny wpis. No i żeby nie było za łatwo tarcie kinetyczne jest mniejsze niż tarcie statyczne oraz nie jest stałe…
 | |||
| Rysunek 3. Metody badania tarcia w przypadku włókien tekstylnych [Źródło: artykuł] |
To znaczy im mocniej pchamy komodę tym większe tarcie między nią a podłogą, aż do momentu, kiedy uda nam się ją poruszyć a wtedy już komoda porusza się po podłodze a współczynnik między komodą a podłogą jest już stałe (według prawa Amontonsa). To dość skomplikowane.
Osoby żądne wiedzy zapraszam do źródeł na dole natomiast tym, którzy już mają dosyć powiem tylko, że istnieje książka o nazwie Frictionin Textile Materials (tarcie w materiałach tekstylnych) skupiająca badania z zakresu tarcia materiałów wykorzystywanych do produkcji ubrań. Nie wspomnę o innych przypadkach tarcia gdy sprawa jeszcze bardziej się komplikuje.
Wpis o tarciu tocznym znajdziesz tu.
Wpis o tarciu płynnym znajdziesz tu.
Źródła i ciekawe linki:
Komentarze
Prześlij komentarz