Kuinka lisätä kitkaa

Oletko koskaan miettinyt, miksi kätesi lämpenevät, kun hankaat ne nopeasti yhteen tai miksi kahden kepin yhteen hierominen voi lopulta aiheuttaa tulen? Vastaus on kitka! Kun kaksi pintaa hieroo toisiaan vastaan, ne vastustavat luonnollisesti toistensa liikettä mikroskooppisella tasolla. Tämä vastus voi aiheuttaa energian vapautumisen lämmön muodossa, lämmittää kätesi, sytyttää tulen ja niin edelleen. Mitä suurempi kitka, sitä enemmän energiaa vapautuu, joten mekaanisen järjestelmän liikkuvien osien välisen kitkan lisääminen voi mahdollisesti tuottaa paljon lämpöä!

Askeleet

Menetelmä yksi / 2: Kitkamman pinnan luominen

1. yksi Luo 'karkeampi' tai tarttuvampi kosketuspiste. Kun kaksi materiaalia liukuu tai hankautuu toisiaan vasten, voi tapahtua kolme asiaa: pienet nurkat, kourut ja epätasaisuudet pinnoilla voivat tarttua toisiinsa; yksi tai molemmat pinnat voivat deformoitua vastauksena liikkeeseen; ja lopuksi kunkin pinnan atomit voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Käytännön tarkoituksissa kaikki nämä kolme vaikutusta tekevät saman: tuottavat kitkaa. Hankaavien pintojen poiminta (kuten hiekkapaperi), muodonmuutos puristettaessa (kuten kumi) tai liima-vuorovaikutus muiden pintojen kanssa (kuten tahmea liima jne.) On suora tapa lisätä kitkaa.
   • Tekniikan oppikirjat ja vastaavat materiaalit voivat olla hyviä työkaluja, kun valitaan mitä materiaaleja käytetään suuren kitkan aikaansaamiseksi. Useimmilla tavanomaisilla rakennusmateriaaleilla on tunnetut kitkakertoimet - eli mittaa kuinka paljon kitkaa ne tuottavat muiden pintojen kanssa. Seuraavassa luetellaan vain muutaman yleisen materiaalin liukukitkakertoimet (suuremmat kertoimet tarkoittavat suurempaa kitkaa):
   • Alumiini alumiinilla: 0,34
   • Puu puulle: 0.129
   • Kuiva betoni kumilla: 0,6-0,85
   • Märkä betoni kumilla: 0,45-0,75
   • Jää jäillä: 0,01
2. 2 Paina molemmat pinnat voimakkaammin yhteen. Yksi perusfysiikan perusperiaate on, että kohteen kokema kitka on verrannollinen sen normaaliin voimaan (tarkoituksissamme tämä on pohjimmiltaan voima, jolla se painaa esineeseen, jota se liukuu). Tämä tarkoittaa, että kahden pinnan välistä kitkaa voidaan lisätä, jos pintoja painetaan toisiinsa suuremmalla voimalla.
   • Jos olet joskus käyttänyt levyjarruja (esimerkiksi autossa tai pyörässä), olet noudattanut tätä periaatetta toiminnassa. Tässä tapauksessa auton jarrujen painaminen työntää joukon kitkaa tuottavia tyynyjä pyöriin kiinnitettyihin metallilevyihin. Mitä kovemmin jarrut työnnetään, sitä kovemmin tyynyt työntyvät levyihin ja sitä enemmän kitkaa syntyy. Tämä voi pysäyttää ajoneuvon nopeasti, mutta voi myös vapauttaa paljon lämpöä, minkä vuoksi jarrut ovat yleensä melko kuumia voimakkaiden jarrutusten jälkeen. Pyörällä jarrupalat painavat renkaan metallirunkoa estääkseen renkaiden pyörimisen.
3. 3 Pysäytä kaikki suhteelliset liikkeet. Toisin sanoen, jos yksi pinta on liikkeessä toisen suhteen, pysäytä se. Tähän asti olemme keskittyneet kineettinen (tai 'liukuva') kitka - kitka, joka tapahtuu kahden kohteen tai pinnan välillä, kun ne hankautuvat toisiaan vasten. Itse asiassa tämä kitka eroaa staattinen kitka - kitka, joka tapahtuu, kun yksi esine alkaa liikkua toista vastaan. Pohjimmiltaan kahden kohteen välinen kitka on suurin oikeus, kun ne alkavat liikkua toisiaan vastaan. Kun he ovat jo liikkeessä, kitka vähenee. Tämä on yksi syy siihen, miksi raskasta esinettä on vaikeampi aloittaa työntämällä kuin jatkaa liikkumista.
   • Kokeile tätä yksinkertaista kokeilua havaitaksesi staattisen ja kineettisen kitkan välisen eron: aseta tuoli tai jokin muu huonekalu talosi sileälle lattialle (ei matolle tai matolle). Varmista, että huonekalujen pohjassa ei ole suojaavia '' jalkatyynyjä '' tai muuta materiaalia, joka voi helpottaa liukumista lattian yli. Yritä työntää huonekaluja vain tarpeeksi kovaa, jotta se alkaa liikkua. Huomaa, että heti kun huonekalut alkavat liikkua, niiden työntäminen on heti helpompaa. Tämä johtuu siitä, että huonekalujen ja lattian välinen kineettinen kitka on pienempi kuin staattinen kitka.
4. 4 Poista voitelu näiden kahden pinnan väliltä. Voiteluaineet, kuten öljy, rasva, vaseliini ja niin edelleen, voivat vähentää huomattavasti kahden kohteen tai pinnan välistä kitkaa. Tämä johtuu siitä, että kahden kiintoaineen välinen kitka on yleensä paljon suurempi kuin näiden kiintoaineiden ja niiden välisen nesteen välinen kitka. Kitkan lisäämiseksi yritä poistaa yhtälöstä kaikki voiteluaineet, käyttämällä kitkaa vain 'kuivilla', voidelemattomilla osilla.
   • Jos haluat nähdä voiteluaineiden kitkaa vähentävän potentiaalin, kokeile tätä yksinkertaista kokeilua: Hiero kätesi yhteen kuin ne olisivat kylmiä ja haluat lämmittää ne. Huomaa heti, että ne lämpenevät kitkasta. Laita seuraavaksi kämmeniin kohtuullinen määrä voidetta ja kokeile samaa. Pitäisi olla helpompaa hieroa kätesi nopeasti toisiaan vasten, mutta sinun tulisi myös huomata paljon vähemmän lämpöä.
5. 5 Poista pyörät tai laakerit liukuvan kitkan aikaansaamiseksi. Pyörillä, laakereilla ja muilla 'liikkuvilla' esineillä on erityinen kitka, jota kutsutaan vierintäkitkaksi. Tämä kitka on melkein aina paljon pienempi kuin kitka, joka syntyy yksinkertaisesti liu'uttamalla vastaava esine maata pitkin. - Siksi näillä esineillä on taipumus rullata eikä liukua maata pitkin. Voit lisätä kitkaa mekaanisessa järjestelmässä yrittämällä irrottaa pyörät, laakerit ja niin edelleen, jotta osat hieroisivat toisiaan vastaan ​​sen sijaan, että vierittäisivät toisiaan.
   • Harkitse esimerkiksi eroa raskaan painon vetämisessä maata pitkin vaunussa ja vastaavan painon vetämisessä kelkassa. Vaunussa on pyörät, joten sitä on helpompi vetää kuin kelkkaa, joka vetää maata vasten ja tuottaa liukuvaa kitkaa kulkiessaan.
6. 6 Lisää nesteen viskositeettia. Kiinteät esineet eivät ole ainoita asioita, jotka voivat aiheuttaa kitkaa. Nesteet (nesteet ja kaasut, kuten vesi ja ilma, vastaavasti) voivat myös tuottaa kitkaa. Nesteen muodostama kitkan määrä kiinteää ainetta vastaan ​​riippuu useista tekijöistä. Yksi helpoimmista näistä on hallita nesteen viskositeettia - toisin sanoen sitä kutsutaan sen paksuudeksi. Yleensä erittäin viskoosit nesteet (ne, jotka ovat 'paksuja', 'hanhitaita' jne.) Tuottavat enemmän kitkaa kuin nesteet, jotka ovat vähemmän viskoosia (ne, jotka ovat 'sileitä' ja 'nestemäisiä').
   • Harkitse esimerkiksi eroa vaivoissa, joita saatat kokea puhaltaessasi vettä oljen läpi verrattuna hunajan puhaltamiseen oljen läpi. Vesi, joka ei ole kovin viskoosi, on erittäin helppo imeä ja puhaltaa oljesta. Hunaja on toisaalta melko vaikeampaa liikkua oljen läpi. Tämä johtuu siitä, että hunajan korkea viskositeetti tuottaa paljon resistiivistä kitkaa, kun se pakotetaan kapean putken läpi kuin olki.
   Mainos

Menetelmä 2 / 2: Lisääntyvä nesteveto

1. yksi Lisää nesteen viskositeettia. Väline, jonka kautta esine liikkuu, kohdistuu voimaan kohteen pinnoille, jotka yhdessä muodostavat esineeseen vaikuttavan kitkavoiman. Mitä tiheämpi neste on (viskoosimpi), sitä hitaammin tietyn voiman vaikutuksen kohteena oleva esine liikkuu nesteen läpi. Esimerkiksi marmori putoaa nopeammin ilman kuin veden läpi ja veden läpi nopeammin kuin melassi.
   • Useimpien nesteiden viskositeettia voidaan lisätä alentamalla nesteen lämpötilaa. Esimerkiksi marmori putoaa hitaammin kylmän melassin läpi kuin melassi huoneenlämmössä.
2. 2 Lisää ilmalle altistuvaa aluetta. Kuten edellä on todettu, nesteet, kuten vesi ja ilma, voivat tuottaa kitkaa liikkuessaan kiinteitä esineitä vastaan. Kitkavoimaa, jonka esine kokee, kun se liikkuu nesteen läpi, kutsutaan vastukseksi (tätä kutsutaan joskus nimellä 'ilmankestävyys', 'vesitiiviys' jne.) Yksi vetämisen ominaisuuksista on, että kohteet, joilla on suurempi profiili, tai pintaan, nesteeseen, kun ne liikkuvat sen läpi - vedä enemmän. Nesteellä on enemmän kokonaistilaa työntämistä vastaan, mikä lisää kohteen kitkaa sen liikkuessa.
   • Oletetaan esimerkiksi, että kivi ja paperiarkki painavat molemmat gramman. Jos pudotamme molemmat samanaikaisesti, kivi putoaa suoraan lattialle, kun taas paperi ajautuu hitaasti maahan. Tämä on toiminnan vetovoima - ilma työntyy paperin isoa, leveää pintaa vasten, mikä aiheuttaa vastusta ja saa sen kulkemaan ilman läpi paljon hitaammin kuin kivi, jolla on suhteellisen pieni poikkileikkausala.
3. 3 Käytä muotoa, jolla on suurempi vastuskerroin. Vaikka kohteen poikkileikkausala on hyvä yleinen osoitus siitä, kuinka suuri sen vetovoima on, itse asiassa vetolaskelmat ovat hieman monimutkaisempia. Eri muodot ovat vuorovaikutuksessa nesteiden kanssa eri tavoin kulkiessaan niiden läpi - tämä tarkoittaa, että joillakin muodoilla (esimerkiksi litteät levyt) voi olla suurempi vetovoima kuin eri muodoilla (esimerkiksi palloilla), jotka on valmistettu samasta materiaalimäärästä. Koska määrää, joka mittaa muodon suhteellisen vetovoiman, kutsutaan 'vastuskertoimeksi', suurilla vetovoimilla olevilla muodoilla sanotaan olevan suuret vastuskertoimet.
   • Harkitse esimerkiksi lentokoneen siipiä. Tyypillisen lentokoneen siiven muotoa kutsutaan ilmatyyny . Tämä muoto, joka on sileä, kapea, pyöristetty ja tyylikäs, kulkee helposti ilman läpi. Sillä on erittäin pieni vastuskerroin - 0,45. Toisaalta kuvittele, olisiko lentokoneella teräväreunaisia, laatikkomaisia, prisman muotoisia siipiä. Nämä siivet tuottaisivat paljon enemmän kitkaa, koska ne eivät kulkisi läpi ilman suurta vastustusta. Itse asiassa prismojen vetokerroin on korkeampi kuin kantoradoilla - noin 1,14.
   • Objektit, joilla on suuremmat, boxier-runkovirrat, tuottavat yleensä enemmän vetoa kuin muut objektit. Toisaalta esineet, joilla on virtaviivainen kehovirta, ovat kapeita, niillä on pyöristetyt reunat ja yleensä kapenevat kohteen takaosaa kohti - kuten kalan runko.
4. 4 Käytä vähemmän läpäisevää materiaalia. Jotkin materiaalityypit läpäisevät nesteitä. Toisin sanoen niissä on reikiä, joiden läpi neste voi kulkea. Tämä vähentää tehokkaasti esineen pintaa, jota neste pystyy työntämään, mikä vähentää vetovoimaa. Tämä ominaisuus pitää paikkansa, vaikka reiät olisivat mikroskooppisia - niin kauan kuin reiät ovat riittävän suuria päästämään osan nesteestä esineen läpi, vastus pienenee. Siksi laskuvarjot, jotka on suunniteltu luomaan paljon vetoa käyttäjän putoamisen nopeuden hidastamiseksi, on valmistettu vahvasta, kevyestä silkistä tai nailonista eivätkä cheesecloth- tai kahvisuodattimista.
   • Harkitse esimerkkinä tästä ominaisuudesta toiminnassa, että pingispongin meloa voidaan kääntää nopeammin, jos siihen porataan muutama reikä. Reiät päästävät ilman läpi, kun meloa käännetään, mikä vähentää huomattavasti vastusta ja antaa melan liikkua nopeammin.
5. 5 Lisää kohteen nopeutta. Lopuksi, riippumatta siitä, minkä muotoinen esine on tai kuinka läpäisevä materiaali siitä on, on sen luoma vetovoima kasvaa aina nopeammin. Mitä nopeammin esine menee, sitä nestemäisemmän sen on liikkuttava ja siten sitä suurempi vetovoima, jonka se kokee. Hyvin suurilla nopeuksilla liikkuvat kohteet voivat kokea erittäin suurta kitkaa vetämisen takia, joten näiden kohteiden on yleensä oltava hyvin virtaviivaisia ​​tai ne hajoavat vetovoiman vaikutuksesta.
   • Tarkastellaan esimerkiksi Lockheed SR-71 'Blackbird' -kokeellista vakoojakonetta, joka on rakennettu kylmän sodan aikana. Blackbird, joka pystyi lentämään suuremmilla nopeuksilla kuin mach 3.2, koki äärimmäiset vetovoimat näillä suurilla nopeuksilla virtaviivaistetusta suunnittelustaan ​​huolimatta - riittävän äärimmäisen, että koneen metallirunko todella laajenisi lämmön aiheuttamasta lämmöstä ilman kitka lennon puolivälissä.
   Mainos

Yhteisön kysymykset ja vastaukset

• Kysymys Onko materiaalia, jolla on enemmän kitkaa kuin muilla?Bess Ruff, MA
  Ympäristötutkija Bess Ruff on maantieteen tohtoriopiskelija Floridan osavaltion yliopistossa. Hän sai ympäristötieteiden maisterin tutkinnon Kalifornian yliopistosta Santa Barbarasta vuonna 2016. Hän on tehnyt tutkimustyötä merialuesuunnitteluprojekteille Karibialla ja tarjonnut tutkimustukea Sustainable Fisheries Groupin jatko-opiskelijana.Bess Ruff, MAYmpäristötutkijoiden asiantuntijavastaus Hyvä tapa saada parempi käsitys siitä, millä materiaaleilla on enemmän kitkaa kuin muilla, on käyttää taulukkoa, joka sisältää yleisten materiaalien kitkakertoimet. Vaihtoehtoisesti voit miettiä kahta materiaalia ja etsiä Internetistä niiden kitkakertoimia nähdäksesi, kumilla on suurempi kitkapotentiaali.
• Kysymys Kuinka nopeus lisää kitkaa? Mitä nopeammin esine menee, sitä enemmän ainetta (kaasua tai nestettä) sen on kuljettava läpi, ja sitä suurempi vetovoima se kokee.
• Kysymys Mitkä ovat kolme tapaa lisätä kitkaa? Kolme tapaa lisätä kitkaa ovat: 1.) Lisäämällä voimaa esineeseen, 2.) Lisäävät kitkaa aiheuttavan kohteen massaa ja 3.) Luomalla karkeampi kosketuspiste.
• Kysymys Mikä lisää kitkaa? Lisää viljaa pintaan lisää tyypillisesti kitkaa. Siksi ihmiset varmistavat, että veneet ja lentokoneet ovat mahdollisimman sujuvia.
• Kysymys Kuinka voin vähentää kitkavoimia? Kiillottamalla ja / tai käyttämällä voiteluaineita /
• Kysymys Mitkä ovat kaksi pintaa, jotka lisäävät kitkaa? Hiekkapaperi ja karkea kivi lisäävät kitkaa. Yleensä kitkaa on enemmän, kun pinta on pikemminkin karkea kuin sileä.
• Kysymys Kuinka voin lisätä käytettävän voiman määrää? Jonathan Ogutu Voit lisätä käytettävän voiman määrää yksinkertaisesti lisäämällä painetta, jota käytät, kun olet vuorovaikutuksessa kehon kanssa.
• Kysymys Mikä on 'kitkavaikutus'? Sitä ei ole sanakirjassa. Michael Wang Wikisanakirjan mukaan kitka tarkoittaa `` Of, liittyy kitkaan tai aiheuttaa kitkaa ''.
• Kysymys Lisääkö sileä, kiillotettu lattia kitkaa? Ei, ei, mutta se auttaa vähentämään kitkaa, joten karkea pinta tulee sileäksi. Karkeat pinnat lisäävät kitkaa, kun taas sileät pinnat vähentävät sitä.
• Kysymys Mitä menetelmiä kitkan vähentämiseksi? Kitkan vähentämiseksi voit tehdä pinnasta sileämmän, tehdä esineistä virtaviivaisempia tai vähentää pintoihin vaikuttavia voimia.