Сила на вискозно триене. Изследване на силите на вискозно триене Сила на съпротивление при движение във вискозна среда
![Сила на вискозно триене. Изследване на силите на вискозно триене Сила на съпротивление при движение във вискозна среда](https://i1.wp.com/helpiks.org/helpiksorg/baza6/271240066104.files/image004.gif)
Обективен: изследване на явлението вискозно триене и един от методите за определяне на вискозитета на течности.
Инструменти и аксесоари: топки с различни диаметри, микрометър, шублер, линийка.
Елементи на теорията и метода на експеримента
Всички реални течности и газове имат вътрешно триене, наричано още вискозитет. Вискозитетът се проявява по-специално във факта, че движението, възникнало в течност или газ след прекратяване на причините, които са го причинили, постепенно спира. От ежедневния опит например е известно, че за да се създаде и поддържа постоянен поток от течност в тръбата, е необходимо да има разлика в налягането между краищата на тръбата. Тъй като при постоянен поток течността се движи без ускорение, необходимостта от действие на силите на натиск показва, че тези сили се балансират от някои сили, които забавят движението. Тези сили са сили на вътрешно триене.
Могат да се разграничат два основни режима на течен или газов поток:
1) ламинарен;
2) бурен.
При режим на ламинарен поток течен (газов) поток може да бъде разделен на тънки слоеве, всеки от които се движи в общия поток със собствена скорост и не се смесва с други слоеве. Ламинарният поток е стационарен.
В турбулентен режим потокът става нестационарен - скоростта на частиците във всяка точка на пространството се променя произволно през цялото време. В този случай в потока се извършва интензивно смесване на течността (газа).
Нека разгледаме режима на ламинарен поток. Нека отделим два слоя в потока с площ С, разположени на разстояние ∆ Зраздалечени и движещи се с различна скорост. V 1 и V 2 (фиг. 1). Тогава между тях възниква сила на вискозно триене, пропорционална на градиента на скоростта D V/Д Зв посока, перпендикулярна на посоката на потока:
Когато коефициентът μ по дефиниция се нарича вискозитет или коефициент на вътрешно триене, D V=V 2-V 1.
От (1) може да се види, че вискозитетът се измерва в паскал секунди (Pa s).
Трябва да се отбележи, че вискозитетът зависи от естеството и състоянието на течността (газа). По-специално, стойността на вискозитета може значително да зависи от температурата, която се наблюдава например във водата (вижте Приложение 2). Неотчитането на тази зависимост на практика в някои случаи може да доведе до значителни несъответствия между теоретичните изчисления и експерименталните данни.
В газовете вискозитетът се дължи на сблъсъка на молекули (вижте Приложение 1), в течностите се дължи на междумолекулни взаимодействия, които ограничават подвижността на молекулите.
Стойностите на вискозитета за някои течни и газообразни вещества са дадени в Приложение 2.
Както вече беше отбелязано, потокът на течност или газ може да се осъществи в един от двата режима - ламинарен или турбулентен. Английският физик Осбърн Рейнолдс установи, че природата на потока се определя от стойността на безразмерната величина
Къде е величина, наречена кинематичен вискозитет, Vе скоростта на течността (или тялото във течността), де някакъв характерен размер. В случай на протичане на течност в тръба под дразберете характерния размер на напречното сечение на тази тръба (например диаметър или радиус). Когато тялото се движи в течност дразберете характерния размер на това тяло, например диаметъра на топката. За ценности Re< 1000 потокът се счита за ламинарен, при Re> 1000 потокът става турбулентен.
Един от методите за измерване на вискозитета на веществата (вискозиметрия) е методът на падащата топка или методът на Стокс. Стоукс показа, че топката се движи със скорост Vвъв вискозна среда има сила на вискозно триене, равна на , където д е диаметърът на топката.
Помислете за движението на топката, докато пада. Според втория закон на Нютон (фиг. 2)
Където Е— сила на вискозно триене, — сила на Архимед, — сила на гравитация, ρ ИИ ρ са съответно плътностите на течността и материала на топките. Решението на това диференциално уравнение ще бъде следната зависимост на скоростта на топката от времето:
Където V 0 е началната скорост на топката и
Дали скоростта на равномерно движение (при T>>τ). Количеството е времето за релаксация. Тази стойност показва колко бързо се установява стационарният режим на движение. Обикновено се смята, че T≈3τ движението практически не се различава от неподвижното. По този начин, чрез измерване на скоростта VПри, може да се изчисли вискозитетът на течността. Обърнете внимание, че формулата на Стокс е приложима при числа на Рейнолдс, по-малки от 1000, тоест в ламинарен режим на флуиден поток около топката.
Лабораторен апарат за измерване на вискозитета на течности по метода на Стокс е стъклен съд, напълнен с изследваната течност. Топките се хвърлят отгоре, по оста на цилиндъра. В горната и долната част на съда има хоризонтални белези. Чрез измерване на времето на движение на топката между маркировките с хронометър и познаване на разстоянието между тях се намира скоростта на равномерното движение на топката. Ако цилиндърът е тесен, тогава формулата за изчисление трябва да бъде коригирана за влиянието на стените.
Като се вземат предвид тези корекции, формулата за изчисляване на вискозитета ще приеме формата:
Където Л - разстояние между маркировките, д е диаметърът на вътрешността на съда.
Работен ред
1. Използвайте дебеломер, за да измерите вътрешния диаметър на съда, използвайте линийка, за да измерите разстоянието между хоризонталните маркировки на съда, и използвайте микрометър, за да измерите диаметрите на всички топки, използвани в експеримента. Приема се, че гравитационното ускорение е 9,8 m/s2. Плътността на течността и плътността на веществото на топчетата са посочени на лабораторната уредба.
2. Спускайте топчетата едно по едно в течността, измервайте времето, необходимо на всяко от тях да премине между маркировките. Запишете резултатите в таблица. Таблицата показва номера на експеримента, диаметъра на топката и времето на нейното преминаване, както и резултата от изчисляването на вискозитета за всеки експеримент.
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА КОЕФИЦИЕНТА НА ВЪТРЕШНО ТРИЕНИЕ
Течности с нисък вискозитет
Определяне на вискозитета
Примери за проявление на вискозитета на течност
Идеална течност, т.е. течност без триене, е абстракция. Всички реални течности или газове имат вискозитет или вътрешно триене в по-голяма или по-малка степен. Вискозитетът се проявява във факта, че движението, възникнало в течност или газ след прекратяване на причините, които са го причинили, постепенно спира.
Нека разгледаме и следните примери, в които се проявява вискозитетът на течността. И така, според закона на Бернули за идеална течност, налягането в тръбата е постоянно, ако нейното напречно сечение и височина не се променят. Въпреки това, както е известно, налягането по протежение на такава тръба пада равномерно, както е показано на фиг. един.
Ориз. 1. Спад на налягането в тръба с движеща се течност.
Това явление се обяснява с наличието на вътрешно триене в течността и се придружава от прехвърлянето на част от нейната механична енергия във вътрешна.
При ламинарното протичане на флуид през тръбата (фиг. 2) скоростта на слоевете непрекъснато се променя от максимална (по оста на тръбата) до нула (близо до стените).
От механична гледна точка всеки от слоевете забавя движението на съседния слой, разположен по-близо до оста на тръбата (движещ се по-бързо), и има ускоряващ ефект върху слоя, разположен по-далеч от оста (движещ се по-бавно) .
Ориз. 2. Разпределение на скоростта в напречното сечение на потока
течности в тръба с кръгло напречно сечение (ламинарен поток).
Сила на вискозно триене
За да изясните моделите, на които се подчиняват силите на вътрешното триене, разгледайте следния експеримент. Две успоредни една на друга плочи са потопени в течност (фиг. 3), чиито линейни размери значително надвишават разстоянието между тях д. Долната плоча се държи на място, горната се движи спрямо долната с известна скорост v 0 .
Ориз. 3. Послойно движение на вискозна течност между плочите,
имащи различни скорости.
Слоят течност, непосредствено съседен на горната плоча, поради силите на молекулярна кохезия, се придържа към нея и се движи заедно с плочата. Течният слой, прилепнал към долната плоча, остава в покой с нея. Междинните слоеве се движат по такъв начин, че всеки горен има скорост, по-голяма от тази, която е под него. Че. всеки слой се плъзга спрямо съседните слоеве. Следователно, от страната на долния слой, върху горния слой действа сила на триене, която забавя движението на втория от тях и, обратно, от страната на горния слой към долния, той ускорява движението. Силите, които възникват между слоевете течност, които изпитват относително изместване, се наричат вътрешно триене. Свойствата на течността, свързани с наличието на сили на вътрешно триене, се наричат вискозитет.
Опитът показва, че за да се движи горната плоча с постоянна скорост v 0, е необходимо да се действа върху нея с точно определена сила Е. Действието на външна сила Есе балансира от противоположно насочена сила на триене, равна на нея по големина.
Силата на вътрешното триене между два слоя течност може да се изчисли по формулата на Нютон:
, (1)
където h е динамичният вискозитет, коефициентът на вътрешно триене, се площта на контакт (в този случай площта на плочата), Dv/D zе градиентът на скоростта.
Коефициентът на вискозитет е числено равен на силата, действаща на единица площ от слоя, когато на единица дължина, взета перпендикулярно на слоя, скоростта се променя с единица (Dv/D z= 1)
Вискозитет(вътрешно триене) ( Английски. вискозитет) - едно от явленията на пренос, свойството на течни тела (течности и газове) да се противопоставят на движението на една от техните части спрямо друга. Механизмът на вътрешното триене в течности и газове е, че произволно движещи се молекули прехвърлят инерция от един слой в друг, което води до изравняване на скоростите - това се описва чрез въвеждането на сила на триене. Вискозитетът на твърдите вещества има редица специфични характеристики и обикновено се разглежда отделно. Основният закон на вискозния поток е установен от I. Newton (1687): Приложено към течности, вискозитетът се разграничава:
- Динамичен (абсолютен) вискозитет µ - силата, действаща върху единица площ от равна повърхност, която се движи с единица скорост спрямо друга плоска повърхност, разположена на единица разстояние от първата. В системата SI динамичният вискозитет се изразява като Pa×s(паскал секунда), извънсистемна единица P (поаз).
- Кинематичен вискозитет ν е съотношението на динамичния вискозитет µ спрямо плътността на течността ρ .
- ν , m 2 /s - кинематичен вискозитет;
- μ , Pa×s – динамичен вискозитет;
- ρ , kg / m 3 - плътността на течността.
Сила на вискозно триене
Това е феноменът на възникване на тангенциални сили, които предотвратяват движението на части от течност или газ една спрямо друга. Смазването между две твърди тела заменя сухото триене при плъзгане с триене при плъзгане на слоеве течност или газ един срещу друг. Скоростта на частиците на средата плавно се променя от скоростта на едно тяло към скоростта на друго тяло.
Силата на вискозното триене е пропорционална на скоростта на относителното движение Vтела, пропорционални на площта Си обратно пропорционална на разстоянието между равнините ч.
F=-V S / h,Коефициентът на пропорционалност, в зависимост от вида на течността или газа, се нарича динамичен коефициент на вискозитет. Най-важното в природата на силите на вискозно триене е, че при наличието на произволно малка сила телата ще започнат да се движат, т.е. статично триене. Качествено значима разлика на силите вискозно триенеот сухо триене
Ако движещо се тяло е напълно потопено във вискозна среда и разстоянията от тялото до границите на средата са много по-големи от размерите на самото тяло, тогава в този случай говорим за триене или устойчивост на околната среда. В този случай участъците от средата (течност или газ), непосредствено съседни на движещото се тяло, се движат със същата скорост като самото тяло и докато се отдалечавате от тялото, скоростта на съответните участъци от средата намалява, превръщайки се в нула в безкрайност.
Съпротивителната сила на средата зависи от:
- нейния вискозитет
- от формата на тялото
- върху скоростта на тялото спрямо средата.
Например, когато топката се движи бавно във вискозна течност, силата на триене може да се намери с помощта на формулата на Стокс:
F=-6 R V,Качествено значима разлика между силите на вискозно триене и сухо триене, наред с други неща, фактът, че тялото при наличие само на вискозно триене и произволно малка външна сила непременно ще започне да се движи, тоест за вискозното триене няма статично триене и обратно - под въздействието само на вискозно триене, тялото, което първоначално се е движело, никога (в макроскопично приближение, което пренебрегва брауновото движение) няма да спре напълно, въпреки че движението ще се забави за неопределено време.
Вискозитет на газовете
Вискозитетът на газовете (явлението вътрешно триене) е появата на сили на триене между газови слоеве, движещи се един спрямо друг успоредно и с различни скорости. Вискозитетът на газовете се увеличава с повишаване на температурата
Взаимодействието на два слоя газ се разглежда като процес, при който импулсът се прехвърля от един слой в друг. Силата на триене на единица площ между два слоя газ, равна на импулса, предаван за секунда от слой на слой през единица площ, се определя от закона на Нютон:
τ=-η dv / dz
където:
dv / dz- градиент на скоростта в посока, перпендикулярна на посоката на движение на газовите слоеве.
Знакът минус показва, че импулсът се пренася в посока на намаляваща скорост.
η
- динамичен вискозитет.
η= 1 / 3 ρ(ν) λ, където:
ρ
е плътността на газа,
(ν)
- средноаритметична скорост на молекулите
λ
е средният свободен път на молекулите.
Вискозитет на някои газове (при 0°C)
Вискозитет на течността
Вискозитет на течността- това е свойство, което се проявява само когато течността е в движение и не засяга течностите в покой. Вискозното триене в течностите се подчинява на закона за триене, който е коренно различен от закона за триене на твърди тела, т.к. зависи от зоната на триене и скоростта на течността.
Вискозитет- свойството на течността да устои на относителното срязване на нейните слоеве. Вискозитетът се проявява във факта, че при относителното движение на слоевете течност върху повърхностите на техния контакт възникват сили на съпротивление на срязване, наречени сили на вътрешно триене или сили на вискозитет. Ако разгледаме как скоростите на различните слоеве на течността са разпределени по напречното сечение на потока, тогава можем лесно да видим, че колкото по-далеч от стените на потока, толкова по-голяма е скоростта на частиците. По стените на потока скоростта на течността е нула. Илюстрация за това е чертежът на така наречения модел на струен поток.
Бавно движещ се слой течност "забавя" съседния слой течност, движещ се по-бързо, и обратно, слой, движещ се с по-висока скорост, влачи (дърпа) слой, движещ се с по-ниска скорост заедно с него. Силите на вътрешно триене се появяват поради наличието на междумолекулни връзки между движещите се слоеве. Ако определена площ е разпределена между съседни слоеве на течността С, тогава според хипотезата на Нютон:
F=μ S (du / dy),- μ - коефициент на вискозно триене;
- Се зоната на триене;
- du/dy- градиент на скоростта
Стойност μ в този израз е динамичен коефициент на вискозитет, равна на:
μ= F / S 1 / du / dy , μ= τ 1/ду/ди,- τ - напрежение на срязване в течността (зависи от вида на течността).
Физическото значение на коефициента на вискозно триене- число, равно на силата на триене, развиваща се върху единична повърхност с единичен градиент на скоростта.
На практика се използва по-често кинематичен коефициент на вискозитет, наречен така, защото в измерението му липсва нотация за сила. Този коефициент е съотношението на динамичния коефициент на вискозитет на течността към нейната плътност:
ν= μ / ρ ,Единици за измерване на коефициента на вискозно триене:
- N·s/m2;
- kgf s / m 2
- Pz (Poiseuille) 1 (Pz) \u003d 0,1 (N s / m 2).
Анализ на вискозитетното свойство на течност
За капка течности, вискозитетът зависи от температурата Tи натиск Р, но последната зависимост се проявява само при големи промени в налягането, от порядъка на няколко десетки MPa.
Зависимостта на динамичния коефициент на вискозитет от температурата се изразява с формула от вида:
μ t \u003d μ 0 e -k t (T-T 0),- µt - коефициент на динамичен вискозитет при дадена температура;
- μ 0 - коефициент на динамичен вискозитет при известна температура;
- T - зададена температура;
- Т 0 - температура, при която се измерва стойността μ 0 ;
- д
Зависимостта на относителния коефициент на динамичен вискозитет от налягането се описва с формулата:
μ p \u003d μ 0 e -k p (P-P 0),- μ R - коефициент на динамичен вискозитет при дадено налягане,
- μ 0 - коефициент на динамичен вискозитет при известно налягане (най-често при нормални условия),
- Р - зададено налягане;
- P 0 - налягане, при което се измерва стойността μ 0 ;
- д - основата на естествения логаритъм е 2,718282.
Влиянието на налягането върху вискозитета на течността се проявява само при високо налягане.
Нютонови и ненютонови течности
Нютоновите течности са течности, при които вискозитетът не зависи от скоростта на деформация. В уравнението на Навие - Стокс за Нютонова течност има закон за вискозитет, подобен на горния (всъщност обобщение на закона на Нютон или закона на Навие).
Разликата между вискозното триене и сухото триене е, че то може да изчезне едновременно със скоростта. Дори и с малка външна сила, относителна скорост може да се придаде на слоевете на вискозна среда.
Сила на съпротивление при движение във вискозна среда
Забележка 1В допълнение към силите на триене, при движение в течни и газообразни среди възникват съпротивителни сили на средата, които са много по-значими от силите на триене.
Поведението на течността и газа по отношение на проявите на силите на триене не се различават. Следователно следните характеристики се отнасят и за двете състояния.
Определение 1
Действието на съпротивителната сила, възникваща при движение на тяло във вискозна среда, се дължи на неговите свойства:
- липса на статично триене, тоест движението на плаващ многотонен кораб с въже;
- зависимостта на съпротивителната сила от формата на движещото се тяло, с други думи, от неговото рационализиране за намаляване на съпротивителните сили;
- зависимост на абсолютната стойност на съпротивителната сила от скоростта.
Съществуват определени закономерности, на които са подчинени силите на триене и съпротивление на средата, със символичното обозначение на общата сила като сила на триене. Стойността му зависи от:
- форма и размер на тялото;
- състоянието на повърхността му;
- скорост спрямо средата и нейните свойства, наречени вискозитет.
За да изобразите зависимостта на силата на триене от скоростта на тялото спрямо средата, използвайте графиката на фигура 1.
Снимка 1 . Графика на зависимостта на силата на триене от скоростта спрямо средата
Ако стойността на скоростта е малка, тогава силата на съпротивление е право пропорционална по отношение на υ, а силата на триене нараства линейно със скоростта:
F t p \u003d - k 1 υ (1) .
Наличието на минус означава посоката на силата на триене в обратна посока спрямо посоката на скоростта.
При голяма стойност на скоростта се получава преход от линеен закон към квадратичен, т.е. увеличаването на силата на триене е пропорционално на квадрата на скоростта:
F t p \u003d - k 2 υ 2 (2) .
Ако във въздуха зависимостта на съпротивителната сила от квадрата на скоростта намалява, говорим за скорости със стойности няколко метра в секунда.
Стойността на коефициентите на триене k 1 и k 2 зависи от формата, размера и състоянието на повърхността на тялото и вискозните свойства на средата.
Пример 1
Ако вземем предвид продължителен скок на парашутист, тогава неговата скорост не може постоянно да се увеличава, в определен момент ще започне спадът му, при което съпротивителната сила ще бъде равна на силата на гравитацията.
Стойността на скоростта, с която законът (1) прави преход към (2), зависи от същите причини.
Пример 2
Има падане на две метални топки с различни маси от една и съща височина с липсваща начална скорост. Коя топка ще падне по-бързо?
дадени: m1, m2, m1 > m2
Решение
По време на падането и двете тела набират скорост. В определен момент движението надолу се извършва с постоянна скорост, при която стойността на съпротивителната сила (2) е равна на силата на гравитацията:
F t p \u003d k 2 υ 2 \u003d m g.
Получаваме постоянната скорост по формулата:
υ 2 = m g k 2 .
Следователно тежката топка има по-голяма стационарна скорост на падане от леката. Следователно достигането до земната повърхност ще става по-бързо.
Отговор:тежка топка ще достигне земята по-бързо.
Пример 3
Парашутистът лети със скорост 35 m/s, докато парашутът се отвори, а след това - със скорост 8 m/s. Определете напрежението на въжетата, когато парашутът се отвори. Тегло на парашутиста 65 kg, ускорение на свободно падане 10 m/s 2 . Означете пропорционалността на F tr спрямо υ.
дадени: m 1 \u003d 65 kg, υ 1 = 35 m / s, υ 2 = 8 m / s.
Намирам: T-?
Решение
Снимка 2
Преди отварянето парашутистът имаше скорост υ 1 = 35 m / s, т.е. ускорението му беше нула.
Според втория закон на Нютон получаваме:
0 = m g - k υ 1 .
Очевидно е, че
След като парашутът се отвори, неговата υ се променя и става равна на υ 2 = 8 m / s. От тук вторият закон на Нютон приема формата:
0 - m g - k υ 2 - T .
За да намерите силата на опън на линиите, е необходимо да преобразувате формулата и да замените стойностите:
T \u003d m g 1 - υ 2 υ 1 ≈ 500 N.
Отговор: T = 500 N.
Ако забележите грешка в текста, моля, маркирайте я и натиснете Ctrl+Enter
Интересното е, че абсолютно сухи тела практически никога не се срещат в природата. При всякакви условия на поддръжка на оборудването върху повърхността на твърдо вещество се образуват тънки филми от атмосферни валежи, мазнини и др. Триенето между твърдо тяло и течност или газ се нарича вискозно или флуидно триене.
Къде възниква вискозното триене?
Вискозно триене възниква, когато твърдите тела се движат в течна или газообразна среда или когато самата течност или газ протичат покрай неподвижни твърди тела.
Каква е причината за вискозното триене?
Причината за вискозното триене е вътрешното триене.
Ако твърдо тяло се движи в неподвижна среда, слой вода или въздух, прилепнал към него, се движи с него. В същото време се плъзга по съседния слой. Има сила на триене, която увлича този слой.
Той се задвижва и на свой ред увлича следващия слой и т. н. Колкото по-далеч от повърхността на тялото, толкова по-бавно се движат слоевете течност или газ. Силата на триене между слоевете забавя по-бързите слоеве и следователно самото твърдо тяло. Спира се директно чрез вискозно триене. Същото се случва, когато поток от течност или газ протича покрай неподвижно тяло.
Интересни характеристики на вискозното триене!
![](https://i2.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/48.jpg)
Налейте малко вода в купа и потопете парче дърво в нея. Духнете чипа - той ще изплува във водата. И дори да духаш слабо, чипът пак ще мръдне от мястото си.Основната разлика между вискозно триене и сухо триене е, че няма вискозно статично триене!
Без значение колко малка е теглителната сила, действаща върху тялото, тя незабавно кара тялото да се движи във течността. Колкото по-малка е тази сила, толкова по-бавно ще плува тялото.
Какво определя силата на триене в течност или газ?
Силата на триене, изпитвана от движещо се тяло, например в течност, зависи от скоростта на движение, от формата и размера на тялото и от свойствата на течността.
При ниски скорости на движение съпротивителната сила е правопропорционална на скоростта на движение и линейните размери на тялото. Телата изпитват колкото по-голяма е силата на съпротивление, толкова по-дебела (вискозна) ще бъде средата. И течностите могат да бъдат не вискозни, като вода, или много вискозни, като мед. Водата има по-нисък вискозитет от лепилото, а лепилото има по-нисък вискозитет от смолата.
Вискозитетът зависи от температурата на течността.
Например през зимата двигателят на кола, която стои на студено, трябва да се загрее.
Това се прави, за да се затопли замръзналото масло, налято в двигателя.
Вискозитетът на замръзналото масло е по-голям от този на нагрятото и двигателят не може да се върти бързо.
Обратно, вискозитетът на газовете намалява с понижаване на температурата.
С увеличаване на скоростта на тялото съпротивлението на средата се променя. Зависи от естеството на потока около движещото се в него тяло. При високи скорости зад движещо се тяло възниква сложен турбулентен поток, образуват се причудливи фигури, пръстени и вихри.
![](https://i0.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/75.jpg)
Турбулентното съпротивление на движение вече зависи от плътността на средата, квадрата на скоростта на тялото и размера (на квадрат) на тялото. Турбулентното съпротивление намалява многократно след придаване на обтекаема форма на движещо се тяло. Най-добрата форма за тяло, движещо се в течен или газов стълб, е тъпа отпред и остра отзад (например при делфини и китове).
Преди много време...
Някои древни рисунки, открити в пирамидите, показват как египтяни изливат мляко под релсите на шейна, върху която влачат каменни блокове.
Следи от зехтин, който спомага за намаляване на триенето, са открити в стълбовете на портите на кладенците от бронзовата епоха (5 век пр.н.е.), достигнали до нас.
Какво е "лубрикант"?
Така че те казват за смазването: "върви като часовник."
Когато трябва да се справите с плъзгането на сухи повърхности, те се опитват да ги намокрят, смазват. Главините на колелата са намазани с катран или грес; масло се налива в лагерите, грес се напълва. В електроцентралите има дори специална позиция на маслодайник, който излива смазка от маслото в триещите се части. Има маслоджии и в железницата. Благодарение на смазването триенето намалява 8–10 пъти.
Какви естествени течности са най-добри за смазване?
Това са растителни мазнини, масло, говеждо или свинска мас, катран. Но с развитието на технологиите бяха открити други, по-евтини смазочни материали - минерални масла, получени от рафинирането на нефт.
Като съвременни смазочни материали могат да се нарекат машинни, авиационни, дизелови масла, грес, грес, технически вазелин, автол, нигрол, шпинделно масло, оръжейно масло.
Оказа се, че колкото по-масивна е въртящата се част например, толкова по-дебела трябва да е смазката. Тежките валове на хидравличните турбини се смазват с гъста грес, а ходовите части на джобните часовници се смазват с течно и прозрачно костно масло. Добрата смазка трябва да е "мазна". След това, когато машината спре, най-тънкият слой смазка остава в пролуката между триещите се части и когато машината се стартира, не е необходимо да се преодолява статично триене между напълно сухи повърхности. Това намалява триенето и износването на триещите се части. По време на работа на машината смазката се нагрява и частично губи свойствата си, поради което се използват специални устройства за охлаждане на смазката. И са създадени такива смазочни смеси, които работят добре дори при много студено време.
Но най-често срещаната течност в природата - водата рядко се използва като смазка. Има нисък вискозитет и освен това причинява корозия на много метали.
![](https://i2.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/51.jpg)
Невниманието с огъня е основната причина за пожари за всички конструкции.
Но за вятърните мелници, които сега практически изчезнаха, една от основните причини за пожара беше силен вятър, тъй като при силен вятър тяхната ос често се запалваше от триене !!!
![](https://i0.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/52.jpg)
Ако платнен противопожарен маркуч се приложи с вода под високо налягане, той може да се спука. И ако вземете брезент по-здрав? Американски пожарникари проведоха такъв експеримент. Маркучът не се скъса, но когато водният поток достигна 100 литра в секунда, маркучът се запали от триенето на водата в стените на платното!
Интересно!
Има течност, която увеличава триенето. Това е измамник!
При смазване на триещи се повърхности със смазка, сухото триене се заменя с вискозно триене и намалява.
![](https://i0.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/47.jpg)
Течностите са фрикционна смазка, но когато издърпвате пирони от дървен продукт, който е бил дълго време под дъжд или на влажно място, трябва да приложите много повече усилия, отколкото при издърпване от сух! Факт е, че празнините между набъбналите от влага дървесни частици се увеличават и гвоздеят е по-силно компресиран от дървесните влакна, докато силата на триене се увеличава.
![](https://i1.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/29.jpg)
Когато приливна вълна се движи по дъното на океана, силите на триене карат въртенето на Земята да се забави и денят да се удължи.
Вискозното триене води до загуба на механична енергия на движещото се тяло, т.к забавя го. Но това не означава, че например един самолет ще бъде по-добре да лети в среда, лишена от вискозно триене. Самолет в такъв въздух изобщо няма да може да излети, т.к. повдигането на крилото му и тягата на витлото му ще бъдат нула!
![](https://i0.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/46.jpg)
Линейната скорост на сателит, движещ се в разредени слоеве на атмосферата, се увеличава поради съпротивлението на въздуха! Парадоксът се обяснява с факта, че радиусът на орбитата намалява и част от потенциалната енергия на спътника се превръща в кинетична.
![](https://i1.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/81.jpg)
За кораб с водоизместимост около 35 000 тона и дължина около 180 m загубата на триене срещу вода при ход от 14 възела е приблизително 75% от общата мощност, а останалите 25% се изразходват за преодоляване на съпротивлението на вълната . Интересното е, че последният вид загуба е значително намален, когато тялото се движи в потопено положение.
![](https://i1.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/79.jpg)
Нашата атмосфера близо до земната повърхност е около 800 пъти по-малко плътна от водата, но също така може да създаде огромно противодействие на движението. Така обикновен влак със скорост 200 км/ч изразходва около 70% от общата си мощност за преодоляване на въздушното съпротивление. Дори и с добре опростена форма, тази цифра не пада под половината от общата мощност.
![](https://i1.wp.com/class-fizika.ru/images/tren/80.jpg)
Още първият самолет ясно усети гигантската сила на въздушното съпротивление. И от този момент нататък намаляването на съпротивлението поради по-добра рационализация се превърна в един от основните проблеми в развитието на авиацията. В крайна сметка триенето във въздуха не само поглъща енергията на двигателите, но и води до опасно прегряване на самолета в плътни слоеве на атмосферата. Но в същото време настъпващият поток служи като един от източниците на повдигане на самолета.