Сила тертя в техніці і природі
Вивченням тертя вчені займаються вже п`ятсот років. Першим його досліджував ще Леонардо да Вінчі (1452-1519 рр.). Важливі результати в цій області були отримані французькими вченими Г. Амонтоном (1663-1705 рр.) і Ш. Кулоном (1736-1806 рр.).
Яку роль відіграє тертя в природі і техніці – позитивну або негативну? На це питання не можна дати однозначної відповіді. Тертя може бути як корисним, так і шкідливим. У першому випадку його намагаються посилити, в другому – послабити.
Сила тертя в техніці
За відсутності тертя спокою ні люди, ні тварини не могли б ходити по землі. В ожеледицю, коли тертя між підошвою взуття та льодом стає малим і ноги починають ковзати, лід посипають піском: пісок збільшує тертя. На гладкій поверхні не змогли б рухатися і автомобілі: їх колеса, обертаючись, прослизали б і буксували на місці.
Саме тертя зупиняє авто при гальмуванні. На льоду вони навіть при включених гальмах продовжували би рухатися за інерцією. Але тертя може грати і негативну роль. Адже саме через нього нагріваються і зношуються рухомі частини різноманітних механізмів. У таких випадках його намагаються зменшити.
Існують різні способи зменшення тертя.
1. Введення між поверхнями, що труться, мастила (наприклад, будь-якого масла). При наявності мастила поверхні тіл стикаються не самі з собою, а через сусідні шари рідини. Тертя ж між шарами рідини слабше виражене, ніж між твердими поверхнями. До речі, саме завдяки мастилу, що виникає в результаті танення льоду під ковзанами, ми може кататися, адже цей процес супроводжується дуже слабким тертям.
2. Використання кулькових і роликових підшипників. Внутрішнє кільце таких підшипників насаджують на вал будь-якої машини або верстата. Зовнішнє кільце підшипника закріплюють в корпусі. Коли машину або верстат включають й вал починає обертатися, то разом з внутрішнім кільцем він починає не ковзати, а котитися на кульках або роликах, що знаходяться між кільцями підшипника. Тертя кочення істотно менше тертя ковзання. Тому обертові частини машин при наявності підшипників зношуються значно повільніше.
3. Застосування повітряної подушки. Зменшення тертя при цьому відбувається за рахунок того, що між машиною і опорою створюється область повітря з підвищеним тиском, що перешкоджає їх безпосередньому контакту. Це схоже до змащення, але в даному разі проміжний шар – це повітря, що ще більше ефективніше. Подібні пристрої застосовують в суднах на повітряній подушці. Але по аналогії розробляються і магнітні подушки. Маглеви, так звані поїзди на магнітних або електромагнітних подушках, це давно вже не фантастика. Тертя в такому транспорті наближається до нуля.
Сила тертя в природі
Багато рослин і тварин мають різноманітні органи, які призначені для хватання: вуса рослих, хвости мавп, хоботи слонів. І кожен з них має спеціальну шорстку поверхню, для збільшення сили тертя. Шерсть, щетина або лусочки зазвичай розміщені під гострим кутом, щоб збільшувати тертя в одному напряму та зменшувати – в протилежному. На цьому принципі, наприклад, працює рух дощового черв’яка. Його лусочки напрямлені назад, що дозволяє йому легко просуватися вперед і гальмувати зворотній рух. При видовженні тіла головна частина просувається вперед, а хвостова лишається на місці, при скороченні все проходить навпаки і тіло в результаті рухається. Все завдяки силам тертя, які в кожній частина тіла то збільшується, то зменшується.
