Súrlódás, súrlódási erő

Az előadások a következő témára: "Súrlódás, súrlódási erő"— Előadás másolata:

1 Súrlódás, súrlódási erő
Két érintkező felület között fellépő erő

2 Minden test, amely valamilyen alapon (úton) mozog, bizonyos idő elteltével megáll, ha ezt a mozgást valamilyen erő, például a motor húzóereje, rugalmassági erő, a Föld vonzóereje stb. nem tartja fenn. A test megállásának okozója a súrlódási erő. A súrlódási erő minden közvetlen kapcsolatban levő testeknél jelentkezik. Ennek hatásvonala az érintkező felületek síkjában van, irányítása pedig mindig ellentétes a test elmozdulásának irányításával. A súrlódási erő több alakban jelentkezhet: nyugalmi súrlódási erő (tapadó súrlódás – ford. megj.), csúszó súrlódási erő, gördülő súrlódási erő és közegellenállási erő (víz , levegő).

3 Kísérlet Egy téglatestet próbáljunk meg elhúzni egy dinamóméter segítségével. Azt tapasztaljuk hogy adott erő kifejtéséig a test nyugalomban marad. N.III. értelmében lennie kell egy erőnek ami a húzóerőnket kiegyenlíti, azzal ellentétes irányú, de azonos nagyságú (tehát értéke a húzóerőtől függ.) Ha a húzóerőnk egy adott értéket meghalad, akkor a test lendületbe jön, mozogni kezd. A talajon történő egyenletes mozgás fenntartásához elegendő egy sokkal kisebb erő folyamatos biztosítása.

4 Tapadási súrlódás Ft=0FN
Tapadási surlódási erő: Az a legnagyobb erő, ami ahhoz kell, hogy a talajon fekvő, nyugalomban lévő testet nyugalmi állapotából kimozdítsuk a felülettel párhuzamos irányba. Ez a erő függ a nyomóerőtől és a felület érdességétől. Jele: Ft (S-el is szokás jelölni). Mértékegysége: N (newton). Ft=0FN Ahol 0 a felület érdességére jellemző tapadási súrlódási együttható. A tapadási súrlódási erő mindig ellentétes irányú a húzóerővel!

5 Tapadási súrlódás jelentősége
A tapadási surlódásnak a gyakorlatban nagyon nagy jelentősége van. Ennek köszönhető, hogy: Lépéskor a lábunk el tud rugaszkodni a talajtól Az autókkal, álló járművekkel el tudunk indulni Az autók kanyarodáskor nem egyenesen haladnak tovább Mivel a tapadási súrlódás a felület érdességétől függ ezért a tapadási súrlódás növelése érekében: Télen homokot, apró kavicsot szórnak a jeges útra Az autópályák útburkolatát érdesítik Óvatosan kell autót vezetni még ismert úton is, mert egy kiömlött olajfolt a felületet símává teszi, és a baleset azonnal bekövetkezhet! Minél símább a felület annál kisebb a tapadási súrlódás, de ha a felület nagyon sima, akkor a tapadási súrlódás hirtelen nagyon nagy lesz. Az igen símára csiszolt felületek viszkozitás miatt összetapadnak!

6 Csúszási súrlódás Fs=FN  < 0
Csúszási surlódási erő: A talajon mozgó testet fékező erő, mely ellentétes irányú a mozgás irányával vagyis a sebességgel. Ez a erő függ a nyomóerőtől és a felület érdességétől. Jele: Fs (S-el is szokás jelölni). Mértékegysége: N (newton). Fs=FN Ahol  a felület érdességére jellemző csúszási súrlódási együttható. Adott felület esetén a csúszási súrlódási együttható mindig kisebb mint a tapadási súrlódási együttható!  < 0

7 A súrlódási együttható mindkét súrlódási felületre jellemző mennyiség
A súrlódási együttható mindkét súrlódási felületre jellemző mennyiség. Értéke a súrlódó testek anyagi minőségétől és az érintkező felületek megmunkálási fokától és azok tisztaságától függ. A súrlódási együttható értékét kísérletileg határozták meg. Ennek értékét egytől kisebb, megnevezetlen (viszonyszám) szám. Ez valójában azt jelenti, hogy a súrlódási erő kisebb mint az alapra ható nyomóerő

8 Fny=FN=m∙g A lejtőre helyezett testre az ábrán látható erők hatnak.
A vízszintes talajon mozgó testre a következő erők hatnak Fny=FN=m∙g

9 Kísérletileg megállapítható, hogy a csúszási súrlódási erő nem függ a súrlódó testek érintkezési felületének nagyságától KÖVETKEZTETÉS?

10 Csúszási súrlódás jelentősége
Mivel a csúszási súrlódási erő a sebességgel ellentétes irányú (a tapadási súrlódási erő pedig a húzóerővel), ezért a megcsúszott autó kormányozhatatlanná válik. Megszűnik a tapadás, ezért a fékezés is hiábavaló. Megelőzésének egyetlen módja, ha a közlekedési szabályokat betartjuk, és az előírt sebességeket nem lépjük túl!

11

12 A súrlódás lehet hasznos vagy káros.
Hasznos: Járás, Öltözködés, Írás, Fékezés, Smirgli, Gyufa, Öngyújtó. Az átfagyott kezünket megmelegíthetjük, ha összedörzsöljük őket. Az autó kanyarodásakor a súrlódási erő tartja a járművet a kanyarban. Mivel az autó kereke és az úttest közé kerülő víz jelentősen csökkenti a súrlódást, ezért a járművek gumiján olyan bordázatot alakítanak ki, amely kivezeti a vizet a kerék alól… Káros: Alkatrészek kopása, felmelegedése, Sztatikus feltöltődés, Cipőnk talpa elkopik, Kötélmászáskor a kötélről lecsúszva kezünk felmelegszik…

13 Közegellenállási erő Emlékezzünk vissza amikor a szabadesésnél a papírgolyót és a papírlapot egyszerre ejtettük le. Azt tapasztaltuk, hogy a papírlap lassabban esett. Azt mondtuk, hogy ennek az oka a közegellenállás. Közegellenállási erő: Légnemű vagy folyékony közegben mozgó test mozgását fékező, sebességét csökkentő erő. A közegellenállási erő kis sebességeknél a sebességgel arányos. Oka a folyadékok és gázok belső súrlódása, az atomok egymáson „gördülése”. Nagy sebességeknél a fékezés oka elsősorban örvények keletkezése, ilyenkor a közegellenállási erő a sebesség négyzetével arányos. A közegellenállási erő nagy mértékben függ a felület alakjától is.

14 Közegellenállási erő jelentősége
Mivel a közegellenállás függ a felület alakjától, nagy sebességű járművek esetén (repülők, autók, vonatok) a tervezők törekednek az áramvonalas alak kialakítására. Az áramvonalas alak lecsökkenti a jármű mögötti örvények keletkezését, ezáltal növeli az elérhető sebességet. Az ejtőernyős esetén viszont fordított a helyzet, ott az a cél, hogy a sebesség lehetőleg minél kisebb legyen. Ezért olyan felületet alkalmaznak ami jelentősen megnöveli az örvényképződést.

15 Közegellenállási erő jelentősége
A vitorlás hajó vitorlájába kapó szél szintén a közegellenállási erő eredménye. Ez hajtja a hajót. A vitorlás hajót fékezi a víz közegellenállása amit a hajótest áramvonalas alakjával próbálnak csökkenteni. A két közegellenállási erő különbsége viszi előre a hajót.

16 További erőfajták Nyomóerő:
A testet alulról támasztó erő, hogy ne essen bele pl. a könyv az asztallapba. Iránya merőleges a talajra (asztallap), nagysága akkora, hogy a test nyugalomban legyen. Kényszererő. Rugóerő: Az összenyomott, vagy megnyújtott rugót ha szabadon engedjük erőt képes kifejteni. Ez a rugóerő. F= - Dx