تحقیق در مورد اصطكاك
اصطكاك:
نيروهاي اصطكاكي كه تا كنون از آنها چشم پوشيديم ، نقش مهمي در محيط ما بازي مي كنند و برايمان مثالهاي جالب زيادي از حركت با نيروهاي ثابت تدارك مي بينند. فرض كنيد جعبه اي فولادي به شكل آجر بر رويه ي فولادي يك ميز مي لغزد.اگر جعبه داراي سرعت اوليه اي باشد اصطكاك به تدريج سرعتش را كم مي كند تا نهايتاَ آن را مي استاند. اگر سطحهاي فوالادي تميز و روغنكاري نشده باشند جعبه با آهنگي در حدودm/s2 6 يا G 6/0 كند مي شود.
وزن W با مقدار mg به سوي پايين عمل ميكند. نيروي عمودي N كه به وسيله ميز به جعبه وارد مي شود به سوي بالا عمل مي كند. اين نيروي عمودي يك نيروي تماسي است كه بار خنه جعبه در ميز مقابله مي كند. مقدار نيروي عمودي بايد mg باشد به طوري كه اثر نيروي وزن را دقيقاَ خنثي كند.
نيروي اصطكاكي Fk افقي، موازي رويه ميز و در راستايي مخالف حركت است. اين نيرو درست مثل نيروي عمود يك نيروي تماسي است كه روي تمامي سطح پاييني جعبه كنش دارد.
نيروي اصطكاكي از چسبندگي بين دو قطعه فلز ناشي مي شود. اتمهاي جعبه با اتمهاي رويه ميز تشكيل پيوند مي دهند.
پيوند بين اتمهاي يك فلز مي توانند چنان قوي باشند كه گاهي تكه هاي كوچكي از فولاد از سطح خود كنده مي شوند و به سطح مقابل مي چسبند.
اما چسبندگي به طور يكنواختي در تمامي سطح پاييني جعبه رخ نميدهد.
در يك مقياس ميكروسكپي سطح به ظاهر صاف يك فلز صيقل شده داراي مقدار زيادي برآمدگيهاي نا منظم است.
هنگامي كه دو سطح از اين گونه روي هم قرار مي گيرند سطح ميكروسكپي تماس بسيار كوچكتر از سطح ماكروسكپي ظاهر است. تقريباَ به اين مي ماند كه سوييس را وارونه كنيم و روي اتريش بگذاريم.-فقط قله هاي كوهها در تماس خواهند بود. بدين ترتيب براي دو سطح فلزي تماس نزديك فقط در نقاط منفرد نوك برآمدگيها رخ مي دهد- و فقط در اين نقاط اتمهاي يك سطح به اتمهاي ديگري مي چسبند. سطحها به طور لحظه اي داراي ‹ نقطه جوشهايي› با هم هستند. سپس جوشها شكسته مي شوند و جوشهاي جديد تشكيل مي شوند و به همين ترتيب:
اگر چه پديده اصطكاك در سطح ميكروسكپي بسيار پيچيده است در سطح ماكروسكپي اغلب نيروهاي اصطكاك حاصل را مي توان به وسيله يك قانون تجربي ساده كه براي نخستين بار لئوناردو داوينچي آنرا بيان كرد توصيف نمود:
مقدار نيروي اصطكاك در بين سطح هاي خشك و روغنكاري نا شده كه يكي روي ديگري مي لغزند با نيروي عمود كه سطحها را به هم مي فشارد متناسب است و از سطح(ماكروسكپي) تماس و تندي نسبي آنها مستقل است.
اصطكاك سطحهايي كه نسبت به يكديگر در حركت نسبي اند اصطكاك جنبشي يا اصطكاك لغزشي ناميده مي شود بنا بر قانون بالا نيروي اصطكاك جنبشي را به زبان رياضي مي توان چنين نوشت:
اصطكاك جنبشي 17:
كه در آن ضريب اصطكاك جنبشي است ثابتي كه ويژه ماده اي است كه اصطكاك آن مورد نظر است.
توجه كنيد كه معادله17 بيان مي كند كه مقادير نيروهاي و متناسبند اما راستاههاي اين نيروها بسيار متفاوتند:
عمود به سطح تماس است و موازي سطح. در راستايي مخالف حركت.
‹قانون› سادة بالا براي اصطكاك فاقد اعتبار عام مثلاَ قانون نيوتن است. اين قانون فقط به طور تقريبي معتبر است و پديدار شناختي است. يعني صرفاَ يك چكيده توصيفي از مشاهدات تربي است كه متكيبر درك نظري خرده نگرانه از مكانيزمي كه اصطكاك را پديد مي آورد نيست. انحراف از اين قانون ساده در تنديهاي بي اندازه زياد و نيز تنديهاي بي اندازه كم رخ مي دهد. در حالت نخست اصطكاك تمايل به كمتر شدن و در حالت دوم به بيشتر شدن دارد. اما ما در بسياري از مسائل روزمره مهندسي كه در آنها تنديها در حالات حدي بالا و پايين نيستند. مي توانيم از اين انحرافها چشم بپوشيم س اين قانون ساده تقريب كاملاَ خوبي برايپهنه وسيعي از مواد و بهتر از همه براي فلزات است.
اين واقعيت كه نيروي اصطكاك مستقل از سطح (ماكروسكپي) تماس است بدين معني است كه نيروي اصطكاك جعبه اي كه روي ميزي با رويه فولادي مي لغزد،چه روي سطح بزرگش بلغزد چه روي يكي از سطوح كوچكش يكيست.
تحقیق در مورد اصطكاك