Come aumentare l'attrito

Ti sei mai chiesto perché le tue mani si scaldano quando le strofini insieme velocemente o perché strofinare due bastoncini insieme può alla fine accendere un fuoco? La risposta è l'attrito! Quando due superfici si sfregano l'una contro l'altra, si oppongono naturalmente al movimento dell'altra a livello microscopico. Questa resistenza può causare il rilascio di energia sotto forma di calore, riscaldando le mani, accendendo un fuoco e così via. Maggiore è l'attrito, maggiore è l'energia rilasciata, quindi sapere come aumentare l'attrito tra le parti in movimento in un sistema meccanico può potenzialmente consentire di generare molto calore!

Passi

Metodo uno di 2: Creazione di una superficie più attrattiva

1. uno Creare un punto di contatto più 'ruvido' o più adesivo. Quando due materiali scivolano o si sfregano l'uno contro l'altro, possono accadere tre cose: piccoli angoli, fessure e irregolarità sulle superfici possono impigliarsi a vicenda; una o entrambe le superfici possono deformarsi in risposta al movimento; e, infine, gli atomi all'interno di ciascuna superficie possono interagire tra loro. Ai fini pratici, tutti e tre questi effetti fanno la stessa cosa: generano attrito. La raccolta di superfici abrasive (come la carta vetrata), che si deformano quando vengono pressate (come la gomma) o che hanno interazioni adesive con altre superfici (come la colla adesiva, ecc.) È un modo semplice per aumentare l'attrito.
   • I libri di testo di ingegneria e risorse simili possono essere ottimi strumenti quando si scelgono i materiali da utilizzare per generare un attrito elevato. La maggior parte dei materiali da costruzione standard ha conosciuto 'coefficienti di attrito', ovvero misure di quanto attrito generano con altre superfici. I coefficienti di attrito scorrevole per pochi materiali comuni sono elencati di seguito (coefficienti più alti indicano attrito maggiore):
   • Alluminio su alluminio: 0,34
   • Legno su legno: 0,129
   • Calcestruzzo secco su gomma: 0,6-0,85
   • Calcestruzzo bagnato su gomma: 0,45-0,75
   • Ghiaccio su ghiaccio: 0,01
2. 2 Premere le due superfici insieme più forte. Un principio fondamentale della fisica di base è che l'attrito sperimentato da un oggetto è proporzionale alla sua forza normale (per i nostri scopi, questa è fondamentalmente la forza con cui preme sull'oggetto contro cui sta scivolando). Ciò significa che l'attrito tra due superfici può essere aumentato se le superfici vengono premute l'una nell'altra con maggiore forza.
   • Se hai mai usato un set di freni a disco (ad esempio, su un'auto o una bicicletta) hai osservato questo principio in azione. In questo caso, premendo i freni su un'auto si spinge una serie di pastiglie che generano attrito in dischi metallici attaccati alle ruote. Più forte è la spinta dei freni, più forte è la pressione delle pastiglie nei dischi e maggiore è l'attrito generato. Questo può fermare rapidamente il veicolo, ma può anche rilasciare molto calore, motivo per cui un set di freni è solitamente piuttosto caldo dopo una frenata brusca. Su una bicicletta, le pastiglie dei freni premono sul telaio metallico del pneumatico per impedirne la rotazione.
3. 3 Interrompi ogni movimento relativo. Cioè, se una superficie è in movimento rispetto a un'altra, fermala. Fino ad ora ci siamo concentrati su cinetico (o 'scorrimento') attrito: l'attrito che si verifica tra due oggetti o superfici quando si sfregano l'uno contro l'altro. In effetti, questo attrito è diverso da statico attrito: l'attrito che si verifica quando un oggetto inizia a muoversi contro un altro. In sostanza, l'attrito tra due oggetti è il massimo diritto quando iniziano a muoversi l'uno contro l'altro. Una volta che sono già in movimento, l'attrito diminuisce. Questo è uno dei motivi per cui è più difficile iniziare a spingere un oggetto pesante piuttosto che continuare a spostarlo.
   • Prova questo semplice esperimento per osservare la differenza tra attrito statico e cinetico: posiziona una sedia o un altro mobile su un pavimento liscio della tua casa (non un tappeto o un tappeto). Assicurati che i mobili non abbiano 'piedini' protettivi o qualsiasi altro tipo di materiale sul fondo che potrebbe facilitare lo scorrimento sul pavimento. Prova a spingere i mobili appena abbastanza forte da iniziare a muoversi. Dovresti notare che non appena il mobile inizia a muoversi, diventa immediatamente leggermente più facile da spingere. Questo perché l'attrito cinetico tra il mobile e il pavimento è inferiore all'attrito statico.
4. 4 Rimuovere la lubrificazione tra le due superfici. Lubrificanti come olio, grasso, vaselina e così via possono ridurre notevolmente l'attrito tra due oggetti o superfici. Questo perché l'attrito tra due solidi è generalmente molto più alto dell'attrito tra quei solidi e il liquido tra di loro. Per aumentare l'attrito, provare a rimuovere eventuali lubrificanti dall'equazione, utilizzando solo parti 'asciutte' e non lubrificate per generare attrito.
   • Per vedere il potenziale di riduzione dell'attrito dei lubrificanti, prova questo semplice esperimento: strofina le mani come se fossero fredde e desideri scaldarle. Dovresti immediatamente notare che si riscaldano per l'attrito. Quindi, metti una buona quantità di lozione nei palmi delle mani e prova la stessa cosa. Non solo dovrebbe essere più facile strofinare le mani l'una contro l'altra velocemente, ma dovresti anche notare molto meno calore.
5. 5 Rimuovere ruote o cuscinetti per creare attrito scorrevole. Ruote, cuscinetti e altri oggetti 'rotolanti' subiscono un tipo speciale di attrito chiamato attrito volvente. Questo attrito è quasi sempre molto inferiore all'attrito generato semplicemente facendo scorrere un oggetto equivalente sul terreno. - Questo è il motivo per cui questi oggetti tendono a rotolare, piuttosto che scivolare sul terreno. Per aumentare l'attrito in un sistema meccanico, provare a rimuovere ruote, cuscinetti e così via in modo che le parti si sfregino l'una contro l'altra anziché rotolare l'una contro l'altra.
   • Ad esempio, considera la differenza tra tirare un peso pesante lungo il terreno in un carro e tirare un peso simile su una slitta. Un carro ha le ruote, quindi è più facile da tirare rispetto a una slitta, che trascina contro il suolo, generando molto attrito di scorrimento mentre procede.
6. 6 Aumenta la viscosità del fluido. Gli oggetti solidi non sono le uniche cose che possono generare attrito. Anche i fluidi (liquidi e gas come l'acqua e l'aria, rispettivamente) possono generare attrito. La quantità di attrito che un fluido genera quando passa contro un solido dipende da diversi fattori. Uno dei più facili da controllare è la viscosità del fluido, cioè quello che viene comunemente chiamato il suo 'spessore'. In generale, i fluidi altamente viscosi (quelli che sono 'densi', 'appiccicosi', ecc.) Generano più attrito rispetto ai fluidi meno viscosi (quelli che sono 'lisci' e 'liquidi').
   • Ad esempio, considera la differenza nello sforzo che potresti provare quando soffi l'acqua attraverso una cannuccia rispetto al soffiare il miele attraverso una cannuccia. L'acqua, che non è molto viscosa, è molto facile da aspirare e soffiare da una cannuccia. Il miele, d'altra parte, è un po 'più difficile da spostare attraverso una cannuccia. Questo perché l'alta viscosità del miele genera un sacco di attrito resistivo poiché viene forzato attraverso un tubo stretto come una cannuccia.
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Metodo 2 di 2: Aumentare la resistenza del fluido

1. uno Aumenta la viscosità del fluido. Il mezzo attraverso il quale un oggetto si muove esercita una forza sulle superfici dell'oggetto che, in aggregato, costituiscono la forza di attrito che agisce sull'oggetto. Più un fluido è denso (più viscoso), più lentamente un oggetto sotto l'effetto di una data forza si muoverà attraverso il fluido. Ad esempio, una biglia cadrà più rapidamente nell'aria che nell'acqua e nell'acqua più rapidamente della melassa.
   • La viscosità della maggior parte dei fluidi può essere aumentata abbassando la temperatura del fluido. Ad esempio, un marmo cade più lentamente attraverso la melassa fredda rispetto alla melassa a temperatura ambiente.
2. 2 Aumenta l'area esposta all'aria. Come notato sopra, fluidi come l'acqua e l'aria possono generare attrito mentre si muovono contro oggetti solidi. La forza di attrito che un oggetto sperimenta mentre si muove attraverso un fluido è chiamata resistenza (a volte viene definita 'resistenza all'aria', 'resistenza all'acqua', ecc.) Una delle proprietà della resistenza è che gli oggetti con profili più grandi, o superficie, al fluido mentre si muovono attraverso di esso - hanno una maggiore resistenza. Il fluido ha più spazio totale contro cui spingere, aumentando l'attrito sull'oggetto mentre si muove attraverso di esso.
   • Ad esempio, supponiamo che un sassolino e un foglio di carta pesino entrambi un grammo. Se li lasciamo cadere entrambi contemporaneamente, il sassolino cadrà dritto sul pavimento, mentre la carta scivolerà lentamente a terra. Questo è il principio della resistenza in azione: l'aria spinge contro la faccia grande e larga della carta, producendo resistenza e facendola passare attraverso l'aria molto più lentamente del ciottolo, che ha un'area di sezione trasversale relativamente piccola.
3. 3 Utilizzare una forma con un coefficiente di resistenza aerodinamica maggiore. Mentre l'area della sezione trasversale di un oggetto è una buona generale indicazione di quanto grande sarà la sua resistenza, infatti, i calcoli della resistenza sono leggermente più complicati. Forme diverse interagiscono con i fluidi in modi diversi mentre li attraversano: ciò significa che alcune forme (ad esempio, piastre piatte), possono avere una resistenza maggiore rispetto a forme diverse (ad esempio, sfere) realizzate con la stessa quantità di materiale. Poiché la quantità che misura la quantità relativa di resistenza prodotta da una forma è chiamata 'coefficiente di resistenza aerodinamica', si dice che le forme con trascinamento elevato abbiano grandi coefficienti di resistenza.
   • Ad esempio, considera un'ala di aeroplano. La forma di una tipica ala di un aeroplano è chiamata profilo alare . Questa forma, che è liscia, stretta, arrotondata ed elegante, passa facilmente attraverso l'aria. Ha un coefficiente di resistenza aerodinamica molto basso - 0,45. D'altra parte, immagina se un aeroplano avesse ali a forma di prisma squadrate e taglienti. Queste ali genererebbero molto più attrito perché non passerebbero senza una grande resistenza. In effetti, i prismi hanno un coefficiente di resistenza aerodinamica più elevato rispetto ai profili alari - circa 1,14.
   • Gli oggetti con 'flussi corporei' più grandi e pieni generano generalmente più trascinamento rispetto ad altri oggetti. D'altra parte, gli oggetti con flussi corporei aerodinamici sono stretti, hanno bordi arrotondati e di solito si assottigliano verso la parte posteriore dell'oggetto, come il corpo di un pesce.
4. 4 Usa un materiale meno permeabile. Alcuni tipi di materiali sono permeabili ai fluidi. In altre parole, hanno dei buchi attraverso i quali può passare il fluido. Questo riduce efficacemente l'area dell'oggetto contro cui il fluido è in grado di spingere, abbassando la forza di trascinamento. Questa proprietà è valida anche se i fori sono microscopici: fintanto che i fori sono abbastanza grandi da far passare parte del fluido attraverso l'oggetto, la resistenza sarà ridotta. Questo è il motivo per cui i paracadute, progettati per creare molta resistenza per rallentare la velocità di caduta dell'utente, sono realizzati in seta o nylon resistente e leggera e non in garza o filtri per caffè.
   • Per un esempio di questa proprietà in azione, considera il fatto che una racchetta da ping pong può essere oscillata più velocemente se vengono praticati alcuni fori. I fori lasciano passare l'aria mentre la pagaia viene ruotata, riducendo notevolmente la resistenza e consentendo alla pagaia di muoversi più velocemente.
5. 5 Aumenta la velocità dell'oggetto. Infine, indipendentemente dalla forma di un oggetto o dalla permeabilità del materiale di cui è composto, la resistenza che crea aumenterà sempre man mano che procede più velocemente. Più velocemente un oggetto va, più fluido deve muoversi e, quindi, maggiore è la resistenza che sperimenta. Gli oggetti che si muovono a velocità molto elevate possono subire un attrito molto elevato a causa della resistenza, quindi questi oggetti di solito devono essere molto snelli o cadranno a pezzi sotto la forza della resistenza.
   • Ad esempio, si consideri il Lockheed SR-71 'Blackbird', un aereo spia sperimentale costruito durante la guerra fredda. Il Blackbird, che poteva volare a velocità superiori a mach 3.2, sperimentava forze di resistenza estreme a queste alte velocità nonostante il suo design aerodinamico - abbastanza estremo, infatti, che la fusoliera metallica dell'aereo si espanderebbe effettivamente dal calore generato dal attrito dell'aria a metà volo.
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Domande e risposte della comunità

• Domanda C'è qualche materiale che ha più attrito di altri?Bess Ruff, MA
  La scienziata ambientale Bess Ruff è una dottoranda in geografia presso la Florida State University. Ha conseguito il Master in Scienze e gestione ambientale presso l'Università della California, Santa Barbara nel 2016. Ha condotto indagini per progetti di pianificazione dello spazio marino nei Caraibi e ha fornito supporto alla ricerca come borsista laureato per il gruppo di pesca sostenibile.Bess Ruff, MARisposta dell'esperto di scienziato ambientale Un buon modo per avere un'idea migliore di quali materiali hanno più attrito rispetto ad altri è consultare una tabella contenente i coefficienti di attrito per i materiali comuni. In alternativa, puoi pensare a due materiali e cercare su Internet i loro coefficienti di attrito per vedere quale ha un maggiore potenziale di attrito.
• Domanda In che modo la velocità aumenta l'attrito? Più velocemente un oggetto va, più materia (gas o liquido) deve attraversare e, quindi, maggiore è la resistenza che subisce.
• Domanda Quali sono i tre metodi per aumentare l'attrito? I tre metodi per aumentare l'attrito sono: 1.) Applicando più forza all'oggetto, 2.) Aumentando la massa dell'oggetto che causa l'attrito e 3.) Creando un punto di contatto più ruvido.
• Domanda Cosa aumenta l'attrito? Più grana su una superficie tipicamente aumenta l'attrito. Questo è il motivo per cui le persone si assicurano che le barche e gli aerei siano il più fluidi possibile.
• Domanda Come si riducono le forze di attrito? Lucidando e / o utilizzando lubrificanti /
• Domanda Quali sono due superfici che aumenterebbero l'attrito? Carta vetrata e pietra grezza aumenterebbero l'attrito. Generalmente, c'è più attrito quando una superficie è ruvida piuttosto che liscia.
• Domanda Come posso aumentare la quantità di forza che viene utilizzata? Jonathan Ogutu Per aumentare la quantità di forza che viene utilizzata, aumentare semplicemente la quantità di pressione applicata durante l'interazione con il corpo.
• Domanda Cos'è 'frictive?' Non è nel dizionario. Michael Wang Frictive, secondo Wikizionario, significa 'Di, relativo o causato dall'attrito'.
• Domanda Un pavimento liscio e lucido aumenta l'attrito? No, non lo fa ma aiuterà a diminuire l'attrito in modo da rendere liscia la superficie ruvida. Le superfici ruvide aumentano l'attrito mentre le superfici lisce lo riducono.
• Domanda Quali sono i metodi per diminuire l'attrito? Per diminuire l'attrito, puoi rendere la superficie più liscia, rendere gli oggetti più snelli o ridurre le forze che agiscono sulle superfici.