Berzes fenomenam cilvēka dzīvē ir gan pozitīva, gan negatīva loma. No vienas puses, bez tā klātbūtnes kustība nebūtu iespējama, no otras puses, berzes dēļ rodas milzīgi enerģijas un darba materiālu zudumi. Rakstā no fizikas viedokļa aplūkosim, kas ir berze, kā arī to, kā atrast berzes koeficientu.
Berzes parādība
Berze ir saskarsmes parādība, kas rodas saskares zonā starp dažādiem ķermeņiem un novērš jebkādu to savstarpējo kustību.
Cietvielu kustības mehānikā izšķir trīs berzes veidus:
- darbojas miera stāvoklī;
- darbojas, slīdot virsmām vienu pār otru;
- ko izraisa ķermeņi.
Atpūtas berze rodas, kad ķermeņa virsmai pieliekam ārēju tangenciālu spēku, lai to pārvietotu. Spilgts slīdēšanas berzes piemērs ir slēpju slīdēšana pa sniegu. Visbeidzot, berze velmēšanas laikāizpaužas, kad transportlīdzekļa ritenis ripo pa ceļu.
Berzes spēka noteikšanas formula
Fizikā uzskaitītos berzes veidus apraksta ar to pašu formulu, aprēķinot iedarbīgos spēkus. Šī formula izskatās šādi:
Ft=µN.
Berzes spēks Ft ir vienāds ar berzes koeficienta µ un atbalsta reakcijas N reizinājumu. Aplūkojot atbilstošo berzes veidu, tiek ņemta tikai koeficienta µ vērtība., kas ir bezizmēra lielums, mainās.
Statisko un slīdošo berzes spēku gadījumā µ vērtība ir aptuveni vienības desmitdaļas. µ ir atkarīgs no saskares materiāliem, no to virsmas raupjuma un nav atkarīgs no saskares laukuma vai slīdēšanas ātruma.
Rites berzei koeficients µ (to parasti apzīmē ar CR) ir atkarīgs no rites korpusa elastības īpašībām, no tā cietības, no rites rādiusa un citiem. faktoriem. Lielākajai daļai materiālu šis slīdošais koeficients ir simtdaļās un tūkstošdaļās.
Tā kā µ vērtību ietekmē daudzi faktori, tās aprēķināšanai nav noteiktas matemātiskas formulas. Atbildot uz jautājumu, kā atrast berzes koeficientu, jāsaka, ka tas tiek mērīts eksperimentāli.
Koeficienta noteikšana µ
Šajā rindkopā mēs apskatīsim divus veidus, kā praktiski noteikt µ vērtību, izmantojot slīdēšanas un atpūtas berzes piemēru.
Pirmais veids, kā atbildēt uz jautājumu, kā atrast berzes koeficientu,sastāv no stieņa novietošanas uz horizontālas plaknes, pie kuras ir piestiprināts dinamometrs. Stienis un plakne ir izgatavoti no pētāmā materiālu pāra, piemēram, stikla un koka. Vienmērīgi pārvietojot stieni, turot dinamometru, var noteikt slīdēšanas spēku Ft. Zinot stieņa masu m, koeficientu µ aprēķina šādi:
µ=Ft / (mg).
Otrā metode ir ērta statiskās berzes µ noteikšanai. Lai to izdarītu, jums ir jānovieto josla uz horizontālas plaknes. Pēc tam viens plaknes gals ir lēnām jāpaceļ, noliekot to noteiktā leņķī pret horizontu. Noteiktā leņķī θ stienis sāks slīdēt no virsmas. Izmērot šo leņķi, berzes koeficientu µ var noteikt pēc vienādojuma:
µ=tg(θ).
Lai mērītu µ rites berzi, tiek izmantota sarežģītāka iekārta, ko sauc par slīpo svārstu. µ aprēķins šajā gadījumā tiek veikts, pētot kustības dinamikas vienādojumus.
