Iga kontakt kahe keha vahel põhjustab hõõrdejõudu. Sel juhul pole vahet, millises aine agregeeritud olekus kehad on, kas nad liiguvad üksteise suhtes või on puhkeasendis. Selles artiklis käsitleme lühid alt, mis tüüpi hõõrdumine looduses ja tehnoloogias eksisteerib.
Puhke hõõrdumine
Paljude jaoks võib olla kummaline mõte, et kehade hõõrdumine eksisteerib isegi siis, kui nad on üksteise suhtes puhkeasendis. Lisaks on see hõõrdejõud teiste tüüpide seas suurim jõud. See avaldub siis, kui püüame liigutada mis tahes objekti. See võib olla puidust klots, kivi või isegi ratas.
Staatilise hõõrdejõu olemasolu põhjuseks on ebatasasused kontaktpindadel, mis interakteeruvad üksteisega mehaaniliselt piigi põhja põhimõttel.
Staatiline hõõrdejõud arvutatakse järgmise valemi abil:
Ft1=µtN
Siin on N toe reaktsioon, millega pind toimib kehale piki normaalset. Parameeter µt on hõõrdetegur. See oleneb sellestkontaktpindade materjal, nende pindade töötlemise kvaliteet, temperatuur ja mõned muud tegurid.
Kirjutatud valem näitab, et staatiline hõõrdejõud ei sõltu kontaktpinnast. Ft1 avaldis võimaldab arvutada nn maksimaalse jõu. Paljudel praktilistel juhtudel ei ole Ft1 maksimum. Selle suurus on alati võrdne välisjõuga, mis püüab keha puhkeseisundist välja tuua.
Puhke hõõrdumine mängib elus olulist rolli. Tänu sellele saame liikuda maapinnal, tõrjudes se alt jalataldadega eemale, ilma libisemata. Kõik kehad, mis asuvad horisondi poole kaldu tasanditel, ei libise neilt jõu Ft1.
mõjul.
Hõõrdumine libisemisel
Teine inimese jaoks oluline hõõrdumise liik avaldub siis, kui üks keha libiseb üle teise pinna. See hõõrdumine tekib samal füüsilisel põhjusel kui staatiline hõõrdumine. Veelgi enam, tema tugevus arvutatakse sarnase valemi abil.
Ft2=µkN
Ainus erinevus eelmise valemiga on erinevate koefitsientide kasutamine libisemishõõrdumisel µk. Koefitsiendid µk on alati väiksemad kui sama hõõrumispindade paari staatilise hõõrdumise sarnased parameetrid. Praktikas avaldub see asjaolu järgmiselt: välisjõu järkjärguline suurenemine toob kaasa Ft1 väärtuse suurenemise, kuni see saavutab maksimaalse väärtuse. Pärast seda talangeb järsult mitukümmend protsenti väärtuseni Ft2 ja püsib keha liikumise ajal konstantsena.
Koefitsient µk sõltub samadest teguritest kui staatilise hõõrdumise parameeter µt. Libhõõrdejõud Ft2 praktiliselt ei sõltu kehade liikumiskiirusest. Ainult suurel kiirusel on märgatav vähenemine.
Libhõõrdumise tähtsust inimelule võib näha sellistes näidetes nagu suusatamine või uisutamine. Nendel juhtudel vähendatakse koefitsienti µk, muutes hõõrduvaid pindu. Vastupidi, teede soola ja liivaga puistamise eesmärk on tõsta koefitsientide µk ja µt.
Veerehõõrdumine
See on tänapäevase tehnoloogia toimimiseks üks olulisi hõõrdumise liike. See esineb laagrite pöörlemise ja sõidukite rataste liikumise ajal. Erinev alt libisemis- ja puhkehõõrdumisest on veerehõõrdumine tingitud ratta deformatsioonist liikumise ajal. See elastses piirkonnas esinev deformatsioon hajutab energiat hüstereesi tulemusena, väljendudes liikumise ajal hõõrdejõuna.
Maksimaalse veerehõõrdejõu arvutamine toimub järgmise valemi järgi:
Ft3=d/RN
See tähendab, et jõud Ft3, nagu jõud Ft1 ja Ft2, on otseselt võrdeline toe reaktsiooniga. Samas sõltub see ka kokkupuutuvate materjalide kõvadusest ja ratta raadiusest R. Väärtusd nimetatakse veeretakistusteguriks. Erinev alt koefitsientidest µk ja µt on d pikkuse mõõde.
Dimensioonideta suhe d/R osutub reeglina 1-2 suurusjärku väiksemaks väärtusest µk. See tähendab, et kehade liikumine rullimise abil on energeetiliselt palju soodsam kui libisemise abil. Seetõttu kasutatakse veerehõõrdumist mehhanismide ja masinate kõikidel hõõrdumispindadel.
Hõõrdenurk
Kõiki kolme ülalkirjeldatud hõõrdeilmingute tüüpi iseloomustab teatud hõõrdejõud Ft, mis on otseselt võrdeline N-ga. Mõlemad jõud on suunatud üksteise suhtes täisnurga all.. Nurka, mille nende vektorsumma moodustab pinna normaalnurgaga, nimetatakse hõõrdenurgaks. Selle tähtsuse mõistmiseks kasutame seda määratlust ja kirjutame selle matemaatilises vormis, saame:
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
Seega on hõõrdenurga θ puutuja võrdne antud jõutüübi hõõrdeteguriga k. See tähendab, et mida suurem on nurk θ, seda suurem on hõõrdejõud ise.
Hõõrdumine vedelikes ja gaasides
Kui tahke keha liigub gaasilises või vedelas keskkonnas, põrkab see pidev alt kokku selle keskkonna osakestega. Need kokkupõrked, millega kaasneb jäiga keha kiiruse vähenemine, on vedelate ainete hõõrdumise põhjuseks.
Seda tüüpi hõõrdumine sõltub suuresti kiirusest. Niisiis, suhteliselt madalatel kiirustel hõõrdejõudosutub otseselt võrdeliseks liikumiskiirusega v, samas kui suurtel kiirustel räägime proportsionaalsusest v2.
Selle hõõrdumise kohta on palju näiteid, alates paatide ja laevade liikumisest kuni lennukite lendudeni.
