Сила на триене: някои любопитни факти

Знаете ли, че генийът Леонардо да Винчи през 1500 г. се интересува много от това от какво зависи силата на триене и от какво е тя? Странните експерименти, които той провеждаше, предизвикаха учудване на учениците му и какво още можеше да се очаква от хора, които видяха как талантлив учен плъзга въже на пода, а след това се извиваше изцяло. Тези и други подобни експерименти му позволяват да заключи малко по-късно (през 1519 г.): силата на триене, която се появява, когато едно тяло влиза в контакт с повърхността на друг, пряко зависи от натоварването (сила на пресоване), не зависи от зоната на взаимодействие и е насочена към обратното на движението отстрани.

Формула за откриване

Минали са 180 години, а моделът на Леонардо е преоткрит от Г. Амонтон, а през 1781 г. Ш. О. Кулон дава окончателната си формулировка в творбите си. Заслугата на тези двама учени е, че те са въвели такава физическа константа като коефициент на триене, което позволява да се извлече формула, чрез която е възможно да се изчисли каква е силата на триене за определена двойка взаимодействащи материали. Досега това е този израз

Ft = kt x P, където

P е силата на натиск (натоварване), а kt е коефициентът на триене, той се премества от година на година към различни учебници и ръководства по физика, а самите коефициенти отдавна са изчислени и се съдържат в стандартните инженерни справочници. Изглежда, че най-накрая пълна яснота дойде с това явление, но не беше там.

Нови нюанси

През XIX век учените са убедени, че формулировката, предложена от Амонтон и Кулон, не е универсална и абсолютно правилна, а силата на триене зависи не само от коефициентите и приложеното натоварване. В допълнение, има и трети фактор - качеството на повърхностната обработка. В зависимост от това дали е гладка или груба, силата на триене ще има различни значения. По принцип е съвсем логично: да се движи плъзгащият се обект е много по-лесно в сравнение с изместването на обект с неравна повърхност. И в края на XIX век се появиха нови постижения в изследването на вискозитета и стана ясно как действа сила на триене в течности. И въпреки че смазването на триещите се повърхности е било използвано още от самото начало на раждането на технологията, едва през 1886 г., благодарение на О. Рейнолдс, се появи добре установена теория, посветена на смазването. Така че, ако е достатъчно и няма пряк контакт между двата обекта, силата на триене зависи само от неговата хидродинамика. И ако лубрикантът не е достатъчен, тогава се активират и трите механизма: Кулон сила сила вискозна устойчивост и сила, която не позволява движение. Мислите ли, че тази теория сложи край на изучаването на този феномен? Точно така, не. На прага на двадесети век се оказа, че при ниски скорости, в отсъствието на лубрикант, възниква стволовият ефект. Нейната същност е, че когато смазката липсва, силата на съпротивление не намалява веднага от величината на началната сила до нивото на кулоновата сила, а постепенно намалява с увеличаването на скоростта. През двадесети век по-нататъшните изследвания в тази област донесоха толкова много нова информация, че тя трябваше да бъде систематизирана по някакъв начин. В резултат на това се появи цяла наука - трибология, която изследва действието на силата на триене в природата. Само в Съединените щати броят на учените, работещи в тази област, надхвърля хиляда души, и повече от 700 статии се публикуват годишно в света по тази тема. Любопитно е, какво друго ще бъде в състояние да намери интересни учени? Чакай и ще видиш!