Heb je je ooit afgevraagd waarom je handen warm worden als je ze snel in elkaar wrijft of waarom het samen wrijven van twee stokken uiteindelijk een vuur kan veroorzaken? Het antwoord is wrijving! Wanneer twee oppervlakken tegen elkaar wrijven, weerstaan ​​ze op natuurlijke wijze elkaars beweging op een microscopisch niveau. Deze weerstand kan het vrijkomen van energie in de vorm van warmte veroorzaken, je handen verwarmen, een vonk veroorzaken, enzovoort.[1] Hoe groter de wrijving, hoe meer energie vrijkomt, dus als u weet hoe u de wrijving tussen bewegende delen in een mechanisch systeem kunt vergroten, kunt u mogelijk veel warmte genereren!

Methode één van de twee:
Een meer frictief oppervlak creëren

  1. 1 Creëer een "ruwer" of meer zelfklevend contactpunt. Wanneer twee materialen tegen elkaar schuiven of schuren, kunnen er drie dingen gebeuren: kleine hoekjes, gaatjes en onregelmatigheden op de oppervlakken kunnen op elkaar terechtkomen; een of beide oppervlakken kunnen vervormen in reactie op de beweging; en ten slotte kunnen de atomen binnen elk oppervlak met elkaar interageren.[2] Voor praktische doeleinden doen alle drie deze effecten hetzelfde: wrijving genereren. Plukken van oppervlakken die schurend zijn (zoals schuurpapier), vervormen bij het indrukken (zoals rubber) of hechtende interacties hebben met andere oppervlakken (zoals plakkerige lijm, enz.) Is een eenvoudige manier om wrijving te vergroten.
    • Technische studieboeken en vergelijkbare bronnen kunnen geweldige hulpmiddelen zijn bij het kiezen van materialen die moeten worden gebruikt om hoge wrijving te genereren. De meeste standaard bouwmaterialen hebben "wrijvingscoëfficiënten" - dat wil zeggen, maten van hoeveel wrijving ze genereren met andere oppervlakken. Glijdende wrijvingscoëfficiënten voor slechts een paar veel voorkomende materialen worden hieronder vermeld (hogere coëfficiënten duiden op grotere wrijving):
    • Aluminium op aluminium: 0,34
    • Hout op hout: 0.129
    • Droog beton op rubber: 0.6-0.85
    • Nat beton op rubber: 0.45-0.75
    • IJs op ijs: 0,01
  2. 2 Druk de twee oppervlakken harder samen. Een fundamenteel principe van de basisfysica is dat de wrijving die een voorwerp ervaart evenredig is met zijn normale kracht (voor onze doeleinden is dit in feite de kracht waarmee het in het object dringt waar het tegen aan schuift).[3] Dit betekent dat de wrijving tussen twee oppervlakken kan worden vergroot als de oppervlakken met meer kracht in elkaar worden gedrukt.
    • Als je ooit een set schijfremmen hebt gebruikt (bijvoorbeeld op een auto of fiets), heb je dit principe in actie gevolgd. In dit geval drukt het indrukken van de remmen op een auto een reeks wrijvingsopwekkende kussens in metalen schijven die aan de wielen zijn bevestigd. Hoe harder de remmen worden ingedrukt, hoe harder de blokken in de schijven worden gedrukt en hoe meer wrijving ontstaat. Dit kan het voertuig snel stoppen, maar kan ook veel warmte vrijgeven. Daarom is een set remmen meestal behoorlijk heet na krachtig remmen.[4] Op een fiets drukken de remblokken op het metalen frame van de band om te voorkomen dat ze draaien.
  3. 3 Stop een relatieve beweging. Dat wil zeggen, als het ene oppervlak in beweging is ten opzichte van het andere, stop het dan. Tot nu toe hebben we ons gericht op kinetisch (of "glijdende") wrijving - de wrijving die optreedt tussen twee objecten of oppervlakken terwijl ze tegen elkaar wrijven. In feite is deze wrijving anders dan statisch wrijving - de wrijving die optreedt wanneer een object tegen een ander in komt. In wezen is de wrijving tussen twee objecten het grootst als ze tegen elkaar beginnen te bewegen. Zodra ze al in beweging zijn, neemt de wrijving af. Dit is een van de redenen waarom het moeilijker is om een ​​zwaar voorwerp te duwen dan om het te verplaatsen.[5]
    • Probeer dit eenvoudige experiment om het verschil tussen statische en kinetische wrijving te observeren: plaats een stoel of een ander meubelstuk op een gladde vloer in uw huis (geen tapijt of tapijt). Zorg ervoor dat het meubilair geen beschermende "voetzolen" of een ander soort materiaal op de bodem heeft waardoor het gemakkelijk over de vloer kan glijden. Probeer het meubilair te duwen net hard genoeg zodat het begint te bewegen. Je zou moeten opmerken dat zodra het meubilair begint te bewegen, het meteen iets gemakkelijker te duwen is. Dit komt omdat de kinetische wrijving tussen het meubilair en de vloer minder is dan de statische wrijving.
  4. 4 Verwijder smering tussen de twee oppervlakken. Smeermiddelen zoals olie, vet, vaseline, enzovoort, kunnen de wrijving tussen twee objecten of oppervlakken sterk verminderen. Dit komt omdat de wrijving tussen twee vaste stoffen in het algemeen veel hoger is dan de wrijving tussen die vaste stoffen en de vloeistof ertussen. Om wrijving te verminderen, probeer alle smeermiddelen uit de vergelijking te verwijderen, gebruik alleen "droge", niet-gesmeerde delen om wrijving te genereren.
    • Probeer dit eenvoudige experiment om het wrijvingsverminderende vermogen van smeermiddelen te zien: wrijf uw handen samen alsof ze koud zijn en u ze wilt opwarmen. Je moet onmiddellijk merken dat ze opwarmen door de wrijving. Doe vervolgens een flinke hoeveelheid lotion in je handpalmen en probeer hetzelfde. Niet alleen zou het makkelijker moeten zijn om je handen snel tegen elkaar aan te wrijven, maar je zou ook veel minder warmte moeten opmerken.
  5. 5 Verwijder wielen of lagers om glijdende wrijving te creëren. Wielen, lagers en andere "rollende" objecten ondervinden een speciale vorm van wrijving, rollende wrijving. Deze wrijving is bijna altijd veel minder dan de wrijving die ontstaat door eenvoudigweg een equivalent object langs de grond te schuiven. - Dit is de reden waarom deze voorwerpen de neiging hebben om te rollen in plaats van over de grond te glijden. Om de wrijving in een mechanisch systeem te vergroten, probeert u wielen, lagers enzovoort te verwijderen, zodat onderdelen tegen elkaar wrijven in plaats van tegen elkaar te rollen.[6]
    • Overweeg bijvoorbeeld het verschil tussen een zwaar gewicht over de grond in een wagen trekken of een vergelijkbaar gewicht in een slee trekken.Een wagen heeft wielen, dus het is makkelijker om aan te trekken dan een slee, die tegen de grond sleept, terwijl hij veel glijdende wrijving genereert.
  6. 6 Verhoog de viscositeit van de vloeistof. Stevige objecten zijn niet de enige dingen die wrijving kunnen veroorzaken. Vloeistoffen (vloeistoffen en gassen zoals water en lucht, respectievelijk) kunnen ook wrijving veroorzaken. De hoeveelheid wrijving die een vloeistof genereert wanneer deze tegen een vaste stof passeert, hangt van verschillende factoren af. Een van de gemakkelijkste om te controleren is de vloeistofviscositeit - dat is, wat gewoonlijk de "dikte" wordt genoemd. Over het algemeen genereren hoogviskeuze vloeistoffen (die "dik", "kleverig", enz.) Meer wrijving dan vloeistoffen die minder visceus zijn (die vloeistoffen die "glad" en "vloeibaar" zijn).
    • Overweeg bijvoorbeeld het verschil in de inspanning die u zou kunnen ondervinden bij het blazen van water door een rietje versus het wegblazen van honing door een rietje. Water, dat niet erg visceus is, is heel gemakkelijk in te zuigen en uit een rietje te blazen. Honing daarentegen is behoorlijk moeilijk om door een rietje te bewegen. Dit komt omdat de hoge viscositeit van honing veel resistieve wrijving genereert omdat het door een smalle buis als een rietje wordt geperst.[7]

Methode twee van twee:
Fluid Drag verhogen

  1. 1 Verhoog de viscositeit van de vloeistof. Het medium waardoor een object beweegt, oefent een kracht uit op de oppervlakken van het object die samen de wrijvingskracht vormen die op het object inwerkt. Hoe dichter een vloeistof is (meer viskeus), hoe langzamer een voorwerp onder invloed van een bepaalde kracht door de vloeistof zal bewegen. Een marmer zal bijvoorbeeld sneller door de lucht vallen dan water en sneller door water dan melasse.
    • De viscositeit van de meeste vloeistoffen kan worden verhoogd door de temperatuur van de vloeistof te verlagen. Bijvoorbeeld, een marmer valt langzamer door koude melasse dan melasse bij kamertemperatuur.
  2. 2 Vergroot het gebied blootgesteld aan lucht. Zoals hierboven opgemerkt, kunnen vloeistoffen zoals water en lucht wrijving genereren als ze zich verplaatsen tegen vaste objecten. De wrijvingskracht die een object ervaart terwijl het door een vloeistof beweegt, wordt sleep genoemd (dit wordt soms aangeduid als "luchtweerstand", "waterbestendigheid", enz.) Een van de eigenschappen van slepen is dat objecten met grotere profielen, of oppervlak, naar de vloeistof terwijl ze er doorheen bewegen - hebben een grotere weerstand. De vloeistof heeft meer totale ruimte om tegen te duwen, wat de wrijving op het voorwerp verhoogt terwijl het er doorheen beweegt.
    • Laten we zeggen dat een steentje en een vel papier beide een gram wegen. Als we beide tegelijk laten vallen, valt het steentje recht op de vloer, terwijl het papier langzaam naar de grond drijft. Dit is het principe van 'drag in action' - de lucht duwt tegen het grote, brede vlak van het papier, waardoor het slepend wordt en waardoor het veel langzamer door de lucht gaat dan het kiezelsteentje, dat een relatief klein dwarsdoorsnede-oppervlak heeft.
  3. 3 Gebruik een vorm met een hogere luchtweerstandscoëfficiënt. Terwijl het oppervlak van de dwarsdoorsnede van een object goed is algemeen indicatie van hoe goed de sleep zal zijn, in feite zijn sleepberekeningen iets gecompliceerder. Verschillende vormen interageren met vloeistoffen op verschillende manieren terwijl ze er doorheen gaan - dit betekent dat sommige vormen (bijvoorbeeld vlakke platen) een grotere weerstand kunnen hebben dan verschillende vormen (bijvoorbeeld bollen) die zijn gemaakt van dezelfde hoeveelheid materiaal.[8] Omdat de hoeveelheid die de relatieve hoeveelheid slepen meet die een vorm maakt, een 'sleepcoëfficiënt' wordt genoemd, wordt aangenomen dat vormen met hoge sleuven grote weerstandcoëfficiënten hebben.
    • Overweeg bijvoorbeeld een vliegtuigvleugel. De vorm van een typische vliegtuigvleugel wordt een aërodynamische. Deze vorm, die glad, smal, afgerond en slank is, passeert gemakkelijk door de lucht. Het heeft een zeer lage luchtweerstandscoëfficiënt - 0,45. Aan de andere kant, stel je voor dat een vliegtuig scherpe, boxy, prismavormige vleugels had. Deze vleugels zouden veel meer wrijving genereren omdat ze zonder grote weerstand niet zouden passeren. In feite hebben prisma's een hogere luchtweerstandscoëfficiënt dan luchtschoepen - ongeveer 1,14.[9]
    • Objecten met grotere, boxere "body flows" genereren over het algemeen meer weerstand dan andere objecten. Aan de andere kant zijn objecten met gestroomlijnde lichaamsbewegingen smal, hebben afgeronde randen en lopen meestal naar de achterkant van het object - zoals het lichaam van een vis.
  4. 4 Gebruik een minder doorlatend materiaal. Sommige soorten materialen zijn doorlatend voor vloeistoffen. Met andere woorden, ze hebben gaten erin waardoor de vloeistof kan passeren. Dit vermindert effectief het gebied van het object waar de vloeistof tegenaan kan duwen, waardoor de kracht van de weerstand wordt verminderd. Deze eigenschap geldt ook als de gaten microscopisch zijn. Zolang de gaten groot genoeg zijn om een ​​deel van de vloeistof door het object te laten passeren, wordt de weerstand verminderd. Dit is de reden waarom parachutes, die ontworpen zijn om veel weerstand te creëren om de val van de gebruiker te vertragen, zijn gemaakt van sterk, licht zijde of nylon en niet van kaasdoek of koffiefilters.
    • Neem voor een voorbeeld van deze eigenschap in actie het feit dat een pingpongpeddel sneller kan worden gezwenkt als er een paar gaten in worden geboord. De gaten laten lucht door als de paddle wordt gezwenkt, waardoor de weerstand aanzienlijk wordt verminderd en de paddle sneller kan bewegen.
  5. 5 Verhoog de snelheid van het object. Ten slotte, ongeacht de vorm van een object of hoe permeabel het materiaal waaruit het is gemaakt, is, zal de gecreëerde weerstand altijd toenemen naarmate het sneller gaat. Hoe sneller een object gaat, hoe vloeiender het is om door te bewegen, en dus hoe meer weerstand het ondervindt. Objecten die met zeer hoge snelheden bewegen, kunnen door wrijving zeer hoge wrijving ervaren, dus deze objecten moeten meestal erg gestroomlijnd zijn of onder de kracht van de weerstand uit elkaar vallen.
    • Beschouw bijvoorbeeld de Lockheed SR-71 "Blackbird", een experimenteel spionagevliegtuig gebouwd tijdens de koude oorlog.De Blackbird, die met snelheden groter dan mach 3,2 kon vliegen, ondervond extreme snelheidskrachten bij deze hoge snelheden ondanks zijn gestroomlijnde ontwerp - in feite extreem zelfs dat de metalen romp van het vliegtuig zou uitzetten van de hitte die door de wrijving van de lucht tijdens de vlucht.[10]