Fizika 7 - 2.5 Trenje

O čemu ovisi sila trenja?

Prikazana su dvoja potrošačka kolica. Jedna potpuno prazana i druga napunjenja namirnicama do vrha.

to mislite je li nam potreban jednak napor kako bismo pokrenuli oboja kolica? Koja ćemo kolica lakše pokrenuti? Što mislite zašto? Koja ćemo kolica teže pokrenuti? Kada ćemo djelovati većom silom kako bismo pokrenuli kolica – kada su ona puna ili prazna?

Napomena: Vucite kocku dinamometrom i očitajte silu trenja pa rezultat upišite u tablicu. Kocke postavite jednu na drugu.

Što pokazuje dinamometar? Kako se mijenja sila trenja koju očitavate na dinamometru s obzirom na broj kocaka koje vučete odjedanput? Ovisi li sila trenja o broju kocaka, odnosno o težini tijela?

Sila trenja ovisi o sili kojom tijelo pritišće podlogu. Koliko je puta ta sila veća, toliko je puta i sila trenja veća. Sila trenja razmjerna je pritisnoj sili $F_{p} .$ Kada je tijelo horizontalno s podlogom, pritisna je sila jednaka težini tijela $G .$

$F_{t r} \sim F_{p}$

$F_{t r} \sim G$

Sila trenja ovisi o vrsti tvari od kojih su građene dodirne plohe.

Kada tijela klize jedno uz drugo, njihove su plohe u dodiru pa i najmanje izbočine vidljive mikroskopom zapinju jedna o drugu. Sila trenja ovisi o molekularnome međudjelovanju površina u dodiru i o hrapavosti. Što su površine glađe, to međumolekularne sile više dolaze do izražaja.

Karakteristike dodirnih ploha iskazujemo faktorom trenja. Oznaka za faktor trenja je $μ$ (slovo grčke abecede, čitamo mi).

Promotrite tablicu.

Faktori trenja materijala u dodiru
Materijali u dodiru		Faktor trenja klizanja
Materijali u dodiru		Čista suha površina	Podmazana površina
aluminij	aluminij	$1,05 - 1,35$	$0,3$
mjed	čelik	$0,35$	$0,19$
ugljik	čelik	$0,14$	$0,11$
bakar	bakar	$1,0$	$0,08$
bakar	lijevano željezo	$1,05$
bakar	čelik	$0,53$
dijamant	dijamant	$0,1$	$0,05$
staklo	staklo	$0,9 - 1,0$	$0,1$
staklo	metal	$0,5 - 0,7$	$0,2 - 0,3$
led	drvo	$0,05$
željezo	željezo	$1,0$	$0,15$
koža	metal	$0,4$	$0,2$
guma	suhi asfalt	$0,9$
guma	karton	$0,5$
čelik	čelik	$0,8$	$0,16$
drvo	suho drvo	$0,25 - 0,5$
drvo	mokro drvo	$0,2$
drvo	beton	$0,62$

Uočite u kojim je slučajevima trenje najveće? Ima li razlike kada je površina suha ili podmazana? Je li faktor trenja veći na glatkim dodirnim plohama?

Sila trenja javlja se i vrlo je velika kada su površine tijela koja se dodiruju jako glatke (npr. staklo) ili kada je barem jedno od tijela od mekanog materijala kao što je guma.

Kutak za znatiželjne

Trenje je povezano s trošenjem na mjestima dodira. Trenje u strojevima potrebno je svesti na najmanju mjeru.

Postoje situacije kada je trenje vrlo poželjno poput kočenja ili prianjanja gume za cestu ili hodanja.

Trenje ovisi o hrapavosti površine, ali i o kemijskom sastavu tijela koje klizi i podloge. Neke tvari međudjeluju kemijski, osjećaju međuatomsko privlačenje. Što je to međuatomsko međudjelovanje jače, to će i trenje biti veće.

Silu trenja iskazujemo umnoškom veličina o kojima trenje ovisi.

$F_{t r} \sim F_{p}$

$F_{t r} = μ \cdot F_{p}$

$F_{t r} = μ \cdot G$

$F_{t r} = μ \cdot m \cdot g$

Primjer 1.

Saonice mase $10 kg$ dječak vuče stalnom brzinom po ledu. Na saonicama sjedi djevojčica mase $39 kg .$ Kolika je sila kojom dječak ravnomjerno vuče saonice ako je faktor trenja između leda i saonica $0,02 ?$

$m = 10 kg + 39 kg = 49 kg$

$μ = 0,02$

$F = ?$

$F_{t r} = μ \cdot m \cdot g$

$F_{t r} = 0,02 \cdot 49 kg \cdot 10 \frac{N}{kg}$

$F_{t r} = 9,8 N$

Kutak za znatiželjne

Stakleni kvadar volumena $400 {dm}^{3}$ $(ρ = 2 500 \frac{kg}{m^{3}})$ vučemo po horizontalnoj podlozi stalnom brzinom uz faktor trenja $0,04 .$ Kolika je vučna sila?

Po horizontalnoj podlozi vučemo tijelo gustoće $200 \frac{kg}{m^{3}}$ silom od $160 N .$ Faktor trenja između podloge i tijela iznosi $0,04 .$ Odredite obujam tijela.

Vučna je sila:

$V = 400 {dm}^{3} = 0,4 m^{3}$

$ρ = 2 500 \frac{kg}{m^{3}}$

$ρ = \frac{m}{V}$

$\begin{array}{l} m = ρ \cdot V = 2 500 \frac{kg}{m^{3}} \cdot 0,4 m^{3} = 1 000 kg \end{array}$

$\begin{array}{l} G = m \cdot g = 1 000 kg \cdot 10 \frac{N}{kg} = 10 000 N \end{array}$

$F_{t r} = μ \cdot G = 0,04 \cdot 10 000 N = 400 N$

$F_{v} = F_{t r} .$
Obujam je tijela:

$ρ = 200 \frac{kg}{m^{3}}$

$F_{t r} = 160 N$

$μ = 0,4$

$F_{t r} = μ \cdot m \cdot g$

$m = \frac{F_{t r}}{μ \cdot g} = \frac{160 N}{0,4 \cdot 10 \frac{N}{kg}} = 40 kg$

$ρ = \frac{m}{V}$

$V = \frac{m}{ρ} = \frac{40 kg}{200 \frac{kg}{m^{3}}} = 0,2 m^{3} .$

Primjer 2.

Rukom guramo ciglu po različitim plohama (najvećoj i bočnoj). Pomicanjem cigle po podlozi svladavali smo silu trenja.

Što mislite kako se odnose sile trenja u obama slučajevima? Što mislite je li sila trenja u tim dvama slučajevima jednaka ili različita?

Ako tijelo koje vučemo po podlozi okrenemo, hoće li mu se promijeniti težina? Mijenja li se vrsta dodirnih ploha? Što mislite, ovisi li sila trenja o veličini dodirnih ploha?

Sila trenja ne ovisi o veličini dodirnih ploha.

Izradi vježbu

Istražite koja podloga ima veće trenje.

Za ovo su vam istraživanje potrebni vam olovka, pribadače, kutija od CD-a, konac, ljepljiva vrpca i čašica.

Na rub stola pribadačama učvrstite olovku tako da se može okretati. Jedan kraj konca ljepljivom vrpcom učvrstite na kutiju CD-a. Na drugi kraj konca stavite čašicu koja preko olovke visi s ruba stola. U čašicu dodajte predmete dok se kutija ne počne gibati. Ponovite pokus, ali ovaj put kao podlogu stavite list papira, knjigu ili stolnjak.

Provjerite kako trenje ovisi o vrsti dodirnih ploha.

Pokus

Postavite list papira na stol. Lagano puhnite ispod papira.

Papir će odlebdjeti na zračnom jastuku. Kakvo je trenje u tom slučaju?

Na takav se način giba vozilo koje se naziva hoverkraft. Hoverkraft ili lebdjelica giba se tako da lebdi iznad tla ili vodenih površina na zračnom jastuku. Zračni jastuk stvara se s pomoću vrlo snažnih puhala između podloge i lebdjelice zbog čega ona lebdi i giba se neometano, neovisno o vrsti podloge.

$325,5 kN$
$475 N$
$32,55 N$
$4,75 kN$

$F_{g}$
$F_{p}$
$G$
$F_{e l}$
$F_{t r}$

$N$
$\frac{N}{m}$
$m$
$kg$

2.5 Trenje

Na početku...

Kako mjerimo silu trenja?

O čemu ovisi sila trenja?

Kutak za znatiželjne

Kutak za znatiželjne

Izradi vježbu

Pokus

Trenje kotrljanja

Izradi vježbu

...i na kraju

MOJE ZNANJE

Uspješno ste usvojili sve odgojno-obrazovne ishode:

Potrudite se još malo kako biste bolje usvojili sljedeće odgojno-obrazovne ishode:

Trebali biste ponovno proći sljedeće jedinice:

2.6 Težište i ravnoteža tijela

$F_{t r} = μ \cdot m \cdot g$
$F_{e l} = k \cdot Δ l$
$G = m \cdot g$