Hõõrdumise nähtus inimelus mängib nii positiivset kui ka negatiivset rolli. Ühest küljest oleks ilma selle olemasoluta liikumine võimatu, teis alt tekivad hõõrdumise tõttu tohutud energia- ja töömaterjalide kaod. Artiklis vaatleme füüsika vaatenurgast, mis on hõõrdumine ja kuidas seda hõõrdetegurit leida.
Hõõrdenähtus
Hõõrdumine on kontakti nähtus, mis esineb erinevate kehade kokkupuutetsoonis ja mis takistab nende vastastikust liikumist.
Tahkete ainete liikumise mehaanikas eristatakse kolme tüüpi hõõrdumist:
- puhkuses tegutsemine;
- toimides pindu üksteise kohal libistades;
- põhjustatud veerevatest kehadest.
Puhkehõõrdumine tekib siis, kui rakendame keha pinnale selle liigutamiseks välist tangentsiaalset jõudu. Ilmekas näide libisemishõõrdumisest on suuskade libisemine lumel. Lõpuks hõõrdumine rullimise ajalavaldub siis, kui sõiduki ratas veereb teel.
Hõõrdejõu määramise valem
Füüsikas kirjeldatakse loetletud hõõrdetüüpe mõjuvate jõudude arvutamisel sama valemiga. See valem näeb välja selline:
Ft=µN.
Hõõrdejõud Ft võrdub hõõrdeteguri µ ja toetusreaktsiooni N korrutisega. Kui arvestada vastavat hõõrdetüüpi, siis ainult koefitsiendi µ väärtus., mis on mõõtmeteta suurus, muutub.
Staatiliste ja libisevate hõõrdejõudude korral on µ väärtus umbes kümnendik ühikust. µ sõltub kontaktmaterjalidest, nende pinna karedusest ega sõltu kontaktpinnast ega libisemiskiirusest.
Veerehõõrdetegur µ (seda tähistatakse tavaliselt CR) sõltub veerekeha elastsusomadustest, selle kõvadusest, veereraadiusest ja mõnest muust. tegurid. Enamiku materjalide puhul on see veeretegur ühtsuse sajandikutes ja tuhandikutes.
Kuna µ väärtust mõjutavad paljud tegurid, pole selle arvutamiseks kindlat matemaatilist valemit. Vastates küsimusele, kuidas hõõrdetegurit leida, olgu öeldud, et seda mõõdetakse eksperimentaalselt.
Koefitsiendi µ määramine
Selles lõigus vaatleme kahte võimalust µ väärtuse praktiliseks määramiseks, kasutades libisemis- ja puhkehõõrdumise näidet.
Esimene viis vastata küsimusele, kuidas leida hõõrdetegur,seisneb lati asetamises horisonta altasapinnale, mille külge on kinnitatud dünamomeeter. Baar ja tasapind on valmistatud uuritavast materjalipaarist, näiteks klaasist ja puidust. Liigutades latti ühtlaselt, hoides dünamomeetrit, saate määrata libisemisjõu Ft. Teades varda massi m, arvutatakse koefitsient µ järgmiselt:
µ=Ft / (mg).
Teine meetod on mugav staatilise hõõrdumise µ määramiseks. Selleks peate asetama riba horisonta altasapinnale. Seejärel tuleks tasapinna ühte otsa aeglaselt üles tõsta, kallutades seda horisondi suhtes teatud nurga all. Teatud nurga θ all hakkab latt pinn alt maha libisema. Selle nurga mõõtmisel saab hõõrdeteguri µ määrata võrrandist:
µ=tg(θ).
Veerhõõrdumise µ mõõtmine hõlmab keerukama seadistuse kasutamist, mida nimetatakse kaldpendliks. µ arvutamine toimub sel juhul liikumisdünaamika võrrandite uurimisel.
