Jo kouluvuosina, seitsemännellä tai kahdeksalla luokalla jokainen tutustuu uuteen dynaamisen fysiikan käsitteeseen - kitkaan. Monet kuitenkin kypsyessään unohtavat, mikä kitka on ja kuinka tämä voima toimii. Yritetään ymmärtää tämä aihe.
Käsitteen määritelmä
Kitka on ilmiö, jolla on seuraava merkitys: kun kaksi kappaletta joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa, muodostuu niiden kosketuspaikalle erityinen vuorovaikutus, joka estää kappaleita jatkamasta liikkumista toistensa suhteen. On selvää, että on mahdollista laskea näiden kappaleiden vuorovaikutuksen arvo. Kitkavoima luonnehtii tätä vuorovaikutusta kvantitatiivisesti. Jos jäykkien kappaleiden välillä tapahtuu kitkaa (esimerkiksi kirjan ja kirjahyllyn tai omenan vuorovaikutus pöydän kanssa), tätä vuorovaikutusta kutsutaan kuivakitkaksi.
Tulisi ymmärtää, että kitka on voima, jolla on sähkömagneettinen luonne. Tämä tarkoittaa, että tämän voiman syy on tämän tai toisen kappaleen muodostavien hiukkasten välinen vuorovaikutus.
Mitä on kitka?
Maailmassamme olevien erilaisten esineiden vuoksi voitmäärittää, että jokaisella niistä on oma rakenne ja yksilölliset ominaisuudet. Tämä tarkoittaa, että eri kohteiden välinen vuorovaikutus on erilainen. Monien fysiikan ongelmien olemuksen ja asiantuntevan ratkaisun oikean ymmärtämiseksi on tapana erottaa ehdollisesti kolme kitkatyyppiä. Joten analysoidaan jokaista erikseen:
- Ensimmäinen kitka on staattinen kitka, joka syntyy, kun kahden kappaleen suhteellista liikettä ei ole. Hänestä voimme nähdä esimerkkejä kaikkialla, koska tämän kitkan synnyttämä voima pitää esineet tasapainossa. Esimerkiksi tavarat liikkuvalla hihnakuljettimella, seinään lyöty naula tai lattialla seisova henkilö.
- Liukukitka on ehdollisesti toinen kitka. Liukumisen arvo määritellään seuraavasti: kun tasapainossa olevaan kappaleeseen kohdistetaan voima, joka on suurempi kuin staattinen kitkavoima, liukukitkavoima alkaa vaikuttaa ja kappale liikkuu.
- Ja lopuksi vierintäkitka, joka selittää kahden kappaleen vuorovaikutuksen, joista toinen vierii toisen pinnan yli. Vierintä- ja liukukitkan ero selittyy sillä, että millä tahansa liikkeellä kehon alueet siirtyvät kosketuspinnan pituudella ja katkenneiden molekyylien välisten sidosten sijaan muodostuu uusia. Ja siinä tapauksessa, että pyörä rullaa luistamatta, molekyylisidokset katkeavat paljon nopeammin, kun pyörän osia nostetaan kuin liukuessaan. Osoittautuu, että vierintäkitkavoima on pienempi kuin liukuvoima.
Missä ja miten kitkaa voidaan käyttää?
Kitka onkorvaamaton ilmiö, jota ilman emme voisi tehdä alkeellisia asioita: kävellä, istua tai vain pitää esineitä käsissämme. Siksi älä aliarvioi kitkan merkitystä. Kuten ranskalainen fyysikko Guillaume sanoi: "Jos ei olisi kitkaa, maapallomme olisi ilman ainuttakaan karheutta, se olisi kuin nestepisara."
Ehkä paras esimerkki, joka parhaiten kuvaa kitkaa, on pyörän toiminta. Jo antiikin aikoina huomattiin, että vierintäkitkavoimat ovat paljon pienemmät kuin liukukitkavoimat. Juuri vierintäkitkan kiistattomat edut saivat ihmiset laittamaan tukkeja tai rullia siirtämään raskaita ja tilaa vieviä kuormia. Ajan myötä ihmiset paransivat tietämystään vierintäkitkan hämmästyttävistä ominaisuuksista, tarkkailivat esineiden liikettä kitkavoimien vaikutuksen alaisena ja lopulta keksivät pyörän! Nykymaailmassa on mahdotonta kuvitella elämää ilman näitä korvaamattomia osia, koska pyörät ovat minkä tahansa liikenteen toinen "moottori"!
Miten kitkavoiman arvo lasketaan?
Kuten kaikilla muillakin voimilla, kitkavoimalla on kokonaislukuarvot. Jotta voidaan määrittää tarkasti, kuinka paljon voimaa tarvitaan liikkumiseen tai muuhun työhön, on tarpeen laskea staattinen kitkavoima. Insinöörit tekevät tämän yleensä, kun he esimerkiksi rakentavat tehtaita tai keksivät uusia laitteita. Kuitenkin jopa tavalliset koululaiset kohtaavat tiettyjä tehtäviä, joissa on tarpeen laskea kitkavoima. Joten laskea searvoa, sinun tarvitsee vain käyttää yksinkertaista kaavaa: Fkitka=KN, missä k on kitkakerroin. Kaikkien kertoimien arvo riippuu aina kohteen pinnasta, jolla keho liikkuu tai on vuorovaikutuksessa. "N" tarkoittaa kaavassamme tuen reaktiovoimaa kehoon. Se riippuu ensisijaisesti tuen pinnan kanssa kosketuksissa olevan kehon massasta.
Laske tehtävän voiman arvo
Oletetaan, että kappale, jonka massa on m=3 kg, on vaakalaudalla. Puulevyn ja rungon välinen kitkakerroin on 0,3 Miten kitkavoiman arvo saadaan selville? Se on hyvin yksinkertaista, sinun tarvitsee vain liittää arvomme kaavaan. Sinun on vain otettava huomioon, että N tässä tapauksessa on yhtä suuri kuin kehon paino (Newtonin 3. lain mukaan). Joten haluttu voima on (mg)k=(3 kg10 m/s2)0, 3=9 H.
