Jebkura kustība dabā un tehnoloģijās, kas ietver fiziska kontakta esamību starp cietiem ķermeņiem, tiek pavadīta ar berzi. Šajā rakstā mēs sniegsim berzes spēka piemērus un parādīsim, kādos gadījumos tam ir noderīga loma un kādos tas nav vēlams.
Kādi ir berzes veidi starp cietām vielām
Šajā rakstā mēs apskatīsim tikai tādus berzes spēku piemērus, kas darbojas starp cietiem objektiem, kuriem ir fizisks kontakts.
Viens no svarīgākajiem berzes veidiem ir statiskā berze. Pamatojoties uz pašu nosaukumu, var pieņemt, ka tas izpaužas, kad viens ķermenis balstās uz cita virsmas. Ikviens zina, ka, lai izkustinātu kādu smagu priekšmetu no tā vietas, ir jāpieliek kāds ārējs spēks, kas vērsts gar šī objekta saskares virsmu un virsmu, uz kuras tas atrodas. Šo spēku neitralizē statiskās berzes spēks. Tas iedarbojas starp ķermeņu saskares virsmām. Atpūtas berze rodas nelīdzenuma dēļ uz pieskaršanās virsmām neatkarīgi no tātie nebija gludi.
Otrs berzes veids, ko mēs aplūkosim, ir slīdošā berze. Tas rodas arī minētā raupjuma dēļ, kad ķermeņi sāk kustēties viens pret otru, slīdot. Slīdošās berzes spēka pielikšanas virziens un punkts ir tieši tādi paši kā statiskās berzes gadījumā. Vienīgā atšķirība starp šiem spēkiem ir tāda, ka slīdošais spēks vienmēr ir mazāks par miera spēku.
Trešais berzes veids, kam tehnoloģijā ir ne mazāka nozīme kā pirmajiem diviem, ir rites berze. Kā saka tās nosaukums, tas parādās, kad viens ķermenis ripo uz otra virsmas. Ritošās berzes iemesls ir deformācijas histerēze, kas noved pie rites ķermeņa kinētiskās enerģijas "izkliedes". Vairākos praktiskos gadījumos šis berzes spēks ir 10–100 vai vairāk reižu mazāks nekā aplūkotie iepriekšējie berzes veidi.
Visu veidu berzes spēki ir tieši proporcionāli atbalsta reakcijas spēkam, ar kādu pēdējais iedarbojas uz konkrēto ķermeni.
Statiskās berzes spēka kaitējums un ieguvums: piemēri
No visiem nosauktajiem berzes veidiem, iespējams, statiskā berze ir "nekaitīgākā". Fakts ir tāds, ka praksē tas gandrīz vienmēr spēlē noderīgu lomu. Tās vienīgais negatīvais punkts ir tas, ka tas ir lielāks par slīdošo berzi. Pēdējais fakts nozīmē, ka jebkuram kustības sākumam ir jāpieliek lielas pūles. Piemēram, lai sāktu slēpot uz sniega, vispirms tie burtiski "jānorauj" no sniega virsmas.
Ir daudz piemērustatiskās berzes spēka izmantošana. Uzskaitīsim tos:
- Naglas un skrūves, kas cieši satur kopā divus cietus koka, plastmasas un metāla korpusus, veic savu funkciju, iedarbojoties ar attiecīgo spēku.
- Cilvēka staigāšana, automašīnu vadīšana pa ceļiem ir saistīta ar to, ka statiskā berze ir lielāka par slīdošo berzi. Pretējā gadījumā mums būtu grūti pārvietoties, cilvēki un transporta līdzekļi slīdētu vienuviet.
- Jebkuri korpusi, kas balstās uz slīpām virsmām, ir radušies statiskās berzes rezultātā. Ja pēdējā nebūtu, tad nebūtu iespējams nolikt rokas bremzi automašīnai uz nogāzes vai jebkuru sadzīves priekšmetu uz galda, kam ir neliels slīpums pret horizontu.
Slīdošā berze un tās priekšrocības
Atšķirībā no statiskās berzes, kurai galvenokārt ir pozitīva loma cilvēka dzīvē, slīdošā berze parasti ir kaitīgs spēks. Tomēr var sniegt divus lietderīga slīdošā berzes spēka piemērus:
- Tā kā slīdošā berze izraisa objektu virsmas karsēšanu (dabisks un vienkāršākais veids, kā pārveidot mehānisko enerģiju siltumā), šo efektu var izmantot, lai paaugstinātu ķermeņa temperatūru. Tātad senos laikos mūsu senči kurināja uguni, izmantojot slīdošo berzi.
- Kad vadītājs vēlas apturēt transportlīdzekli, viņš nospiež bremžu pedāli. Šādā gadījumā bremžu diski slīd riteņa loka iekšpusē un palēnina tā griešanos.
Baidīt slīdēšanas berzi
Slīdošās berzes darbības piemēri ir skapja kustība uz grīdas, kad vēlamies to pārkārtot telpā, slēpotāja un slidotāja slīdēšana, automašīnas riteņu izslīdēšana, kad tie ir bloķēti. vai, braucot pa slidenu ceļu, izslīdēt starp dažādu mašīnu mehānismu berzes daļām.
Visos šajos gadījumos slīdēšanas berzei ir kaitīga loma. Šie slīdēšanas berzes kaitējuma piemēri ir saistīti ar to, ka tā novērš mehānisku kustību un "apēd" noteiktu daudzumu kinētiskās enerģijas (slēpes, slidas, mašīnu kustīgās daļas). Turklāt mehāniskās enerģijas pārvēršana siltumenerģijā noved pie berzes detaļu sildīšanas. To temperatūras paaugstināšanās izraisa mikroskopiskās struktūras izmaiņas, kas pārkāpj materiālu īpašības. Visbeidzot, uzskaitītie slīdošās berzes spēka piemēri izraisa berzes virsmu nodilumu, nevēlamu rievu parādīšanos uz tām un retināšanu.
Ritošā berze un tās kaitējums un ieguvumi
Ja saknē aplūkojam jautājumu par rites berzes spēka lietderību, izrādās, ka tā nemaz nav. Patiešām, rites berze vienmēr novērš mehānisku griešanos, noved pie darba daļu nodiluma un nevēlamas sasilšanas. Neskatoties uz to, rites fenomenu plaši izmanto inženierzinātnēs (gultņi, transportlīdzekļu riteņi). Tas izskaidrojams ar to, ka rites berzes spēks ir daudz mazāks par līdzīgu slīdēšanas spēku, kas samazina tā mērogu par lielumu kārtām.kaitīga ietekme.
Berzes spēku palielināšana un samazināšana
Kā mēs redzējām iepriekš minētajos piemēros, statiskie un slīdošie berzes spēki dažreiz ir noderīgi un dažreiz kaitīgi. Šajā sakarā cilvēce jau sen izmanto metodes, lai mainītu berzes mērogu gan atbilstošā spēka palielināšanas, gan tā samazināšanās virzienā.
Lieliski piemēri, kā palielināt berzes spēku, ir smilšu un sāls kaisīšana uz ledus uz ceļiem. Šo darbību rezultātā palielinās ledus virsmas nelīdzenums un līdz ar to palielinās statiskās un slīdošās berzes spēki.
Cits veids, kā palielināt attiecīgos spēkus, ir izmantot īpašas virsmas. Spilgts piemērs ir automašīnas ziemas riepas virsma, kurai raksturīgs dziļš protektors un metāla tapas.
Slēpošanas laikā, kā arī dažādu mehānismu gultņu griešanās laikā berzei ir negatīva loma. Lai to samazinātu, tiek izmantotas īpašas smērvielas, kuru pamatā parasti ir tauki (vasks, litols).
