Fizika projekt

A súrlódás

A súrlódás két érintkező felület között fellépő erő, vagy az az erő, mellyel egy közeg fékezi a benne mozgó tárgyat.

A súrlódás fogalma általános értelemben, magában foglalja mindazokat a jelenségeket, amelyek egymással érintkező testeknek az érintkezési felület mentén való viszonylagos elmozdulásával, ill. ennek akadályozásával kapcsolatosak.

A súrlódásról fontos megjegyezni, hogy az mindössze reakcióerő, ami azt jelenti, hogy csak akkor lép fel, ha egy aktív erő a testet el akarja mozdítani vagy már elmozdította, és ilyenkor mindig a pillanatnyi elmozdulással ellentétes irányban hat.

Ha egy nyugalomban lévő testre nem hat a támaszkodó felületével párhuzamos irányú erő, akkor ott nem is keletkezik súrlódás.

Amikor két érintkező felület elmozdul egymáson, a súrlódással szemben végzett munka hővé alakul.

Sokféle súrlódást megkülönböztetünk, attól függően, hogy az érintkező felületek mozgása milyen: pl. csúszás, gördülés stb.

A gravitáció következtében mindig fellép egy erő, melynek a felületre merőleges összetevőjét nevezzük nyomóerőnek (Fny) .

A nyomóerő mindig merőleges az érintkező felületre.

•  ha a test vízszintesen fekszik, akkor a nyomóerő = a test súlyával.
• de ha a test például: egy leejtőn fekszik akkor nem egyenlő a test súlyával, hanem kisebb lesz és irányuk nem lesz azonos!

A súrlódási erő nagysága nem függ attól, hogy mekkora felületen érintkezik a test a talajjal.

A tapasztalat szerint a súrlódási erő nagysága a felületek között fellépő nyomóerő nagyságától és a felületek minőségét kifejező súrlódási együtthatótól függ.

Ennek az együtthatónak a nagysága a közhiedelemmel ellentétben elsősorban nem csak a felületek érdességétől függ, hanem a felületek közötti kémiai kötések, molekuláris erők nagyságától is.

Tapadási Súrlódás

Tapadási súrlódás nélkül nem lehetne mozogni. Járásunkat a cipőnk talpa és a talaj közti tapadás teszi lehetővé.

Autónkat a kerék és a talaj között fellépő tapadási súrlódási erő hozza mozgásba. 

Ékszíjak a tapadási súrlódás miatt tudnak kerekeket forgásba hozni. Szögek a tapadási súrlódás miatt maradnak meg a falban és emiatt is nehéz őket kihúzni.

Az egymással érintkező felületek között fellépő, a testek egymáshoz képest történő elmozdulását megakadályozó hatás a tapadási súrlódás, jellemzője a tapadási súrlódási erő.

A tapadási súrlódási erő mindig akkora, hogy megakadályozza az elmozdulást!

A tapadási súrlódási erőnek azt a határértékét, amelynél nagyobb húzóerőt kifejtve az adott testek, elmozdíthatók egymáshoz képest a tapadási súrlódási erő maximumának nevezzük.

A tapadási súrlódási erő maximuma a felületeket összenyomó erőtől és a felületek minőségétől függ.

Azt a fizikai mennyiséget, amely megmutatja, hogy a tapadási súrlódási erő maximuma hányszorosa a felületeket összenyomó erőnek, tapadási súrlódási együtthatónak nevezzük. Jele: μ₀.

Mértékegysége nincs, mivel a tapadási súrlódási együttható egy viszonyszám.

A tapadási súrlódási együttható függ az érintkező felületek anyagi minőségétől.

A tapadási súrlódási erő nagyon fontos szerepet játszik a kerekeken gördülő járművek előrehaladásában.

Ugyanis a tisztán, kipörgés nélkül guruló kerék talajjal érintkező pontját a tapadási súrlódási erő tolja előre, enélkül a kerék egyhelyben forogna, a jármű nem tudna elindulni sem.

A tapadási súrlódási erő iránya mindig olyan, hogy akadályozza az érintkező felületek egymáshoz képest történő elmozdulását.

Csúszási súrlódás

A csúszási súrlódási erő hiányában életveszélyes sebességre gyorsulnának fel a sízők, szánkózók.

Fékezéskor csúszási súrlódási erő lép fel a fékpofák és a fékdob, ill. féktárcsa között.

A mozgó alkatrészek között fellépő, káros kopást okozó csúszási súrlódás jelentősen csökkenthető a felületek olajozásával, zsírozásával vagy légpárna alkalmazásával.

Az egymással érintkező felületek között fellépő, az érintkező testek egymáshoz viszonyított mozgását akadályozó hatást csúszási súrlódásnak nevezzük.

A csúszási súrlódási erő mindig ellentétes a sebességgel.

A test egyenletesen mozog, ha a mozgató erő egyenlő a csúszási súrlódási erővel.

A csúszási súrlódási erő nagysága a felületeket összenyomó erőtől és a felületek minőségétől függ.

Azt a fizikai mennyiséget, amely megmutatja, hogy a csúszási súrlódási erő hányszorosa a felületeket összenyomó erőnek, csúszási súrlódási együtthatónak nevezzük. Jele: μ. Mértékegysége nincs, mivel viszonyszám.

A csúszási súrlódási együttható függ az érintkező felületek anyagi minőségétől.

A csúszási súrlódási erő iránya mindig olyan, hogy akadályozza az érintkező felületek egymáshoz képest történő mozgását.

Az út minősége és a sebesség meghatározza a fékutat.

A tapadás legyőzésére nagyobb erőre van szükség, mint a csúszás legyőzésére.

A tapadási súrlódási együttható nagyobb, mint a csúszási súrlódási együttható.
A következő videó megmutatja hogy hol lehet nagyon jól megfigyelni a csúszási súrlódási erőt:

Gördülés

Létezik egy más típusú mozgást akadályozó erő, amely nem teljesen súrlódási jellegű, ez a gördülési ellenállási erő. Ez az erő akkor lép föl, amikor sík talajon egy kerék gurul és közben vagy a talaj nyomódik be kissé a jármű súlyától, vagy a kerék deformálódik kissé. Lényegében mindkét esetben a kerék továbbgördítéséhez szükséges erő, mert a kereket minden pillanatban ki kell mozdítani a "mélyedésből".

A gördüléskor fellépő súrlódási erő, azaz a gördülési súrlódási erő, a két felületet összenyomó erő nagyságától, illetve a két érintkező felület minőségétől függ.

A gördülési súrlódási együttható mindig jelentősen kisebb, mint a csúszási súrlódási együttható.

Érdekesség: Ízületi nedv

Az egymással érintkező csontok között (például a térd- és a könyökízületeknél) folyadék, az úgynevezett ízületi nedv található.

A csontok elmozdulásakor az ízületi nedv átfolyik az ízületi porcok között, és síkosítja az ízületeket, megelőzvén ezzel a csontok kopását. Ha éppen nem mozgunk, az ízületi nedv felszívódik, és az így megnövekvő súrlódási erő megkönnyíti a mozdulatlan állapot fenntartását.