La friction est la force qui s'oppose au mouvement d'un objet. Pour arrêter un objet en mouvement, la force doit agir dans la direction opposée à la direction du mouvement. Par exemple, si vous poussez une balle posée sur le sol, elle bougera. La force de la poussée le déplace vers un autre endroit. Peu à peu, la balle ralentit et s'arrête de bouger. La force qui s'oppose au mouvement d'un objet est appelée frottement. Dans la nature et dans la technologie, il existe un grand nombre d'exemples d'application de cette force.
Types de friction
Il existe différents types de frottement:
Une lame de patin se déplaçant sur la glace est un exemple de glissade. Lorsque le patineur se déplace sur la patinoire, le bas des patins touche le sol. La source de frottement est le contact entre la surface de la lame et la glace. Le poids d'un objet et le type de surface sur laquelle il se déplace déterminentla quantité de glissement (frottement) entre deux objets. Un objet lourd exerce plus de pression sur la surface sur laquelle il glisse, il y aura donc plus de frottement de glissement. Étant donné que le frottement est dû aux forces d'attraction entre les surfaces des objets, la quantité de frottement dépend des matériaux des deux objets en interaction. Essayez de patiner sur un lac lisse et vous trouverez cela beaucoup plus facile que de patiner sur une route de gravier accidentée
- Frottement au repos (cohésion) - la force qui se produit entre 2 corps en contact et empêche l'apparition de mouvement. Par exemple, pour déplacer un placard, enfoncer un clou ou attacher des lacets, vous devez vaincre la force d'adhérence. Il existe de nombreux exemples similaires de friction dans la nature et la technologie.
- Lorsque vous faites du vélo, le contact entre la roue et la route est un exemple de frottement de roulement. Lorsqu'un objet roule sur une surface, la force nécessaire pour surmonter le frottement de roulement est bien inférieure à celle nécessaire pour surmonter le glissement.
friction cinétique
Lorsque vous avez poussé le livre sur la table et qu'il s'est déplacé d'une certaine distance, il a subi le frottement d'objets en mouvement. Cette force est connue sous le nom de force de frottement cinétique. Il agit sur une surface d'une autre lorsque deux surfaces se frottent l'une contre l'autre parce qu'une ou les deux surfaces sont en mouvement. Si vous placez des livres supplémentaires sur le premier livre pour augmenter la force normale, la force de friction cinétique seraaugmenter.
Il y a la formule suivante: Ffriction=ΜFn. La force de frottement cinétique est égale au produit du coefficient de frottement cinétique et de la force normale. Il existe une relation linéaire entre ces deux forces. Le coefficient de frottement cinétique relie la force de frottement à la force normale. Puisqu'il s'agit d'une force, l'unité de mesure est le Newton.
Frottement statique
Imaginez que vous essayez de pousser un canapé sur le sol. Vous appuyez dessus avec un peu de force, mais il ne bouge pas. La force de friction statique agit en réponse à la force, dans une tentative de provoquer le mouvement d'un objet stationnaire. S'il n'y a pas une telle force sur l'objet, la force de frottement statique est nulle. S'il y a une force essayant de provoquer un mouvement, alors la seconde augmentera jusqu'à sa valeur maximale avant d'être surmontée, et le mouvement commencera.
Formule pour cette vue: Ffriction=ΜsFn. La force de frottement statique est inférieure ou égale au produit du coefficient de frottement statique Μ (s) et de la force normale F (n). Dans l'exemple du canapé, la force de friction statique maximale équilibre la force de la personne qui le pousse jusqu'à ce que le canapé commence à bouger.
Mesure des coefficients de frottement
Qu'est-ce qui détermine la force de frottement ? Dans la nature et la technologie, les matériaux à partir desquels les surfaces sont fabriquées jouent un certain rôle. Par exemple, imaginez que vous essayez de jouer au basket en portant des chaussettes au lieu de chaussures de sport. Cela pourraitaggraver considérablement vos chances de gagner. La chaussure aide à fournir la puissance nécessaire pour freiner et changer de direction rapidement tout en courant sur la surface. Il y a plus de friction entre vos chaussures et un terrain de basket qu'entre vos chaussettes et un parquet ciré.
Divers coefficients montrent la facilité avec laquelle un objet peut glisser sur un autre. Leurs mesures exactes sont assez sensibles aux conditions de surface et sont déterminées expérimentalement. Les surfaces humides se comportent très différemment des surfaces sèches.
Physique: la force de friction dans la nature et la technologie
Vous rencontrez des frictions tout le temps et vous devriez être heureux que ce soit possible. C'est cette force qui aide à maintenir les objets immobiles en place et une personne ne tombe pas en marchant. Qu'est-ce que le frottement ? Dans la nature et la technologie, des exemples peuvent être trouvés à chaque étape. Vous ne vous en rendez peut-être pas compte, mais vous êtes déjà très familier avec ce pouvoir. Il se produit dans la direction opposée du mouvement, et à cause de cela, c'est une force qui affecte le mouvement des objets.
Lorsque vous déplacez la boîte sur le sol, la friction agit contre la boîte dans la direction opposée à la boîte. Lorsque vous descendez une montagne, la friction agit contre votre mouvement vers le bas. Lorsque vous appliquez les freins dans une voiture et que vous continuez à avancer pendant un certain temps, la friction agit contre votre direction de glissement, ce qui aide finalement à arrêter complètement le glissement.
Lorsque deux objets "se frottent" l'un contre l'autre, les forces sont définiesattraction entre les molécules des objets, provoquant des frottements. Dans la nature et la technologie, il peut se produire entre presque toutes les phases de la matière - solides, liquides et gaz. Le frottement se produit entre deux objets, comme une boîte et un sol, mais peut également se produire entre les poissons et l'eau dans laquelle ils nagent, et les objets tombant dans l'air. Le frottement dû à l'air porte un nom particulier: la résistance de l'air.
Le rôle de la friction dans la nature, la technologie, la vie
La friction fait partie intégrante de l'expérience humaine. Nous avons besoin de traction pour marcher, nous tenir debout, travailler et rouler. En même temps, nous avons besoin d'énergie pour surmonter la résistance au mouvement, donc trop de friction nécessite un excès d'énergie pour faire le travail, ce qui entraîne une inefficacité. Au 21e siècle, l'humanité est confrontée au double défi de la pénurie d'énergie et du réchauffement climatique dû à la combustion de combustibles fossiles. Ainsi, la capacité de contrôler la friction est devenue une priorité absolue dans le monde d'aujourd'hui. Cependant, beaucoup ne comprennent toujours pas la nature fondamentale de la friction.
La friction dans la nature et la technologie (physique) a toujours été un sujet de curiosité. L'étude intensive de l'origine de cette force a commencé au XVIe siècle, à la suite des travaux pionniers de Léonard de Vinci. Cependant, les progrès dans la compréhension de sa nature ont été lents, entravés par l'absence d'un instrument de mesure précise. Les expériences ingénieuses menées par le scientifique Coulomb et d'autres ont fourni des informations importantes pour jeter les bases de la compréhension. À partir de la fin des années 1800 et du débutLes machines à vapeur, les locomotives, puis les avions sont apparus dans les années 1900. De plus, l'exploration spatiale nécessite une compréhension claire de la friction et la capacité de la contrôler.
Des progrès significatifs dans la façon d'appliquer et de contrôler la friction dans la technologie de la nature, dans la vie quotidienne, ont été réalisés par essais et erreurs. Au début du 21e siècle, une nouvelle dimension de la friction à l'échelle nanométrique a émergé grâce à l'utilisation des nanotechnologies. La compréhension humaine de la friction atomique et moléculaire se développe rapidement. Aujourd'hui, l'efficacité énergétique et la production d'énergie renouvelable nécessitent une attention immédiate alors que la science s'efforce de réduire les émissions de carbone. La capacité à contrôler le frottement devient une étape importante dans la recherche de technologies durables. C'est l'indicateur d'efficacité énergétique. S'il est possible de réduire les pertes d'énergie inutiles et d'augmenter l'efficacité énergétique actuelle, cela laissera le temps de développer des sources d'énergie alternatives.
Exemples de frictions dans la vie
La friction est une force qui est résistive. Il empêche le mouvement d'un autre objet en appliquant une certaine force. Mais d'où vient ce pouvoir ? Tout d'abord, il vaut la peine de commencer à le considérer au niveau moléculaire. Le frottement que nous voyons dans la vie quotidienne peut être causé par la rugosité de la surface. C'est ce que les scientifiques ont longtemps cru être la principale raison de son apparition.
Les exemples les plus simples de friction dans la nature et la technologie sont les suivants:
- Lors de la marche, la force de friction quiaffecte la semelle, nous donne la possibilité d'aller de l'avant.
- Une échelle appuyée contre un mur ne tombe pas au sol.
- Les gens attachent leurs lacets.
- Sans la force de friction, les voitures ne pourraient pas rouler non seulement en montée, mais aussi sur une route plate.
- Dans la nature, il aide les animaux à grimper aux arbres.
Il y a beaucoup de tels points, il y a aussi des cas où cette force, au contraire, peut interférer. Par exemple, pour réduire la friction, les poissons reçoivent un lubrifiant spécial, grâce auquel, en plus de la forme profilée du corps, ils peuvent se déplacer en douceur dans l'eau.
