Изучением трения учёные занимаются уже более 500 лет. Первым его исследователем был знаменитый итальянский инженер Леонардо да Винчи. Какую роль играет трение в технике? Она положительна или отрицательна? Однозначно ответить на этот вопрос нельзя, так как в некоторых случаях сила трения оказывает положительное действие, в некоторых – отрицательное. Иногда её стараются усилить, иногда – ослабить.
При отсутствии трения поезда и автомобили не смогли бы ездить и перевозить пассажиров и грузы. В гололедицу, когда трение между колёсами и дорогой становится малым, автомобили начинают скользить и буксовать на месте (см. фото). Именно трение останавливает машины и вагоны при торможении, иначе автомобили и поезда было бы невозможо остановить. В этом – положительная роль трения. Но трение часто играет отрицательную роль, вызывая изнашивание движущихся частей различных механизмов. Тогда его стараются уменьшить, и для этого существуют разные способы.
1. Удаление трущихся поверхностей друг от друга.
Взгляните на рисунок «а». С помощью лупы видно, что соприкасающиеся поверхности имеют большое число неровностей, которые могут зацепляться друг за друга. Заполним промежуток между поверхностями какой-либо жидкостью, например, маслом. Она будет являться жидкой смазкой. Промежуток можно заполнить и сухой смазкой, например, очень мелким порошком графита.
При наличии смазки «трутся» уже не поверхности тел, а внутренние слои самой смазки (рисунок «б»). Трение внутри смазки значительно слабее, чем трение между смазываемыми поверхностями. Именно благодаря их удалению друг от друга мы избегаем зацепления неровностей и резко снижаем силу трения.
Возможно также применение и газообразной смазки – так называемой «воздушной подушки». Сила трения уменьшается путём создания между соприкасающимися поверхностями потока воздуха, препятствующего их контакту. Так поступают при конструировании вездеходов, предназначенных для передвижения над болотами и другими труднопроходимыми местами.
2. Замена трения скольжения на трение покоя.
В популярных статьях часто можно встретить термин «трение качения». Он полезен при первоначальном знакомстве с трением, но с точки зрения физики является неверным. Как вы узнали на уроке, существуют только два вида трения: трение скольжения и трение покоя.
В XIX веке на улицах можно было встретить забавный транспорт. Человек, ехавший на таком велосипеде-самокате, двигался, отталкиваясь ногами от земли! И не потому, что еще не изобрели велосипед с педалями. Трение скольжения в осях колёс и педалей было большим, и крутить педали было тяжело, проще было отталкиваться ногами. Но в XX веке были сконструированы велосипеды с шариковыми и роликовыми подшипниками. Крутить педали велосипеда превратилось в настоящее удовольствие!
Подшипник состоит из двух стальных колец, которые называют обоймами. Они имеют на обращённых друг к другу поверхностях канавки. Между обоймами зажаты стальные шарики, которые могут катиться по канавкам в обоймах. Чем лучше отполированы поверхности дорожек и шариков, тем меньше трение. Чтобы шарики не сбивались в кучу, их разделяет двойная металлическая пластина – сепаратор. Если вместо шариков использовать ролики, подшипники смогут выдерживать дольшие нагрузки.
Так в чём же состоит замена трения скольжения на трение покоя?
/... описать подробно .../
Подшипники совершили целый переворот в технике! Без них современная промышленность и транспорт были бы невозможны. Например, в велосипеде ... подшипников, в автомобиле, ..., а в ... огромное количество! Подшипник имеет многовековую и славную историю. Но об этом мы расскажем в следующей статье.
