تحقیق در مورد اصطکاک

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 7 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

اصطکاک:

نیروهای اصطکاکی که تا کنون از آنها چشم پوشیدیم ، نقش مهمی در محیط ما بازی می کنند و برایمان مثالهای جالب زیادی از حرکت با نیروهای ثابت تدارک می بینند. فرض کنید جعبه ای فولادی به شکل آجر بر رویه ی فولادی یک میز می لغزد.اگر جعبه دارای سرعت اولیه ای باشد اصطکاک به تدریج سرعتش را کم می کند تا نهایتاَ آن را می استاند. اگر سطحهای فوالادی تمیز و روغنکاری نشده باشند جعبه با آهنگی در حدودm/s2 6 یا G 6/0 کند می شود.

وزن W با مقدار mg به سوی پایین عمل میکند. نیروی عمودی N که به وسیله میز به جعبه وارد می شود به سوی بالا عمل می کند. این نیروی عمودی یک نیروی تماسی است که بار خنه جعبه در میز مقابله می کند. مقدار نیروی عمودی باید mg باشد به طوری که اثر نیروی وزن را دقیقاَ خنثی کند.

نیروی اصطکاکی Fk افقی، موازی رویه میز و در راستایی مخالف حرکت است. این نیرو درست مثل نیروی عمود یک نیروی تماسی است که روی تمامی سطح پایینی جعبه کنش دارد.

نیروی اصطکاکی از چسبندگی بین دو قطعه فلز ناشی می شود. اتمهای جعبه با اتمهای رویه میز تشکیل پیوند می دهند.

پیوند بین اتمهای یک فلز می توانند چنان قوی باشند که گاهی تکه های کوچکی از فولاد از سطح خود کنده می شوند و به سطح مقابل می چسبند.

اما چسبندگی به طور یکنواختی در تمامی سطح پایینی جعبه رخ نمیدهد.

در یک مقیاس میکروسکپی سطح به ظاهر صاف یک فلز صیقل شده دارای مقدار زیادی برآمدگیهای نا منظم است.

هنگامی که دو سطح از این گونه روی هم قرار می گیرند سطح میکروسکپی تماس بسیار کوچکتر از سطح ماکروسکپی ظاهر است. تقریباَ به این می ماند که سوییس را وارونه کنیم و روی اتریش بگذاریم.-فقط قله های کوهها در تماس خواهند بود. بدین ترتیب برای دو سطح فلزی تماس نزدیک فقط در نقاط منفرد نوک برآمدگیها رخ می دهد- و فقط در این نقاط اتمهای یک سطح به اتمهای دیگری می چسبند. سطحها به طور لحظه ای دارای ‹ نقطه جوشهایی› با هم هستند. سپس جوشها شکسته می شوند و جوشهای جدید تشکیل می شوند و به همین ترتیب:

اگر چه پدیده اصطکاک در سطح میکروسکپی بسیار پیچیده است در سطح ماکروسکپی اغلب نیروهای اصطکاک حاصل را می توان به وسیله یک قانون تجربی ساده که برای نخستین بار لئوناردو داوینچی آنرا بیان کرد توصیف نمود:

مقدار نیروی اصطکاک در بین سطح های خشک و روغنکاری نا شده که یکی روی دیگری می لغزند با نیروی عمود که سطحها را به هم می فشارد متناسب است و از سطح(ماکروسکپی) تماس و تندی نسبی آنها مستقل است.

اصطکاک سطحهایی که نسبت به یکدیگر در حرکت نسبی اند اصطکاک جنبشی یا اصطکاک لغزشی نامیده می شود بنا بر قانون بالا نیروی اصطکاک جنبشی را به زبان ریاضی می توان چنین نوشت:

اصطکاک جنبشی 17:

که در آن ضریب اصطکاک جنبشی است ثابتی که ویژه ماده ای است که اصطکاک آن مورد نظر است.

توجه کنید که معادله17 بیان می کند که مقادیر نیروهای و متناسبند اما راستاههای این نیروها بسیار متفاوتند:

عمود به سطح تماس است و موازی سطح. در راستایی مخالف حرکت.

‹قانون› سادة بالا برای اصطکاک فاقد اعتبار عام مثلاَ قانون نیوتن است. این قانون فقط به طور تقریبی معتبر است و پدیدار شناختی است. یعنی صرفاَ یک چکیده توصیفی از مشاهدات تربی است که متکیبر درک نظری خرده نگرانه از مکانیزمی که اصطکاک را پدید می آورد نیست. انحراف از این قانون ساده در تندیهای بی اندازه زیاد و نیز تندیهای بی اندازه کم رخ می دهد. در حالت نخست اصطکاک تمایل به کمتر شدن و در حالت دوم به بیشتر شدن دارد. اما ما در بسیاری از مسائل روزمره مهندسی که در آنها تندیها در حالات حدی بالا و پایین نیستند. می توانیم از این انحرافها چشم بپوشیم س این قانون ساده تقریب کاملاَ خوبی برایپهنه وسیعی از مواد و بهتر از همه برای فلزات است.

این واقعیت که نیروی اصطکاک مستقل از سطح (ماکروسکپی) تماس است بدین معنی است که نیروی اصطکاک جعبه ای که روی میزی با رویه فولادی می لغزد،چه روی سطح بزرگش بلغزد چه روی یکی از سطوح کوچکش یکیست.

در آغاز ممکنست عجیب به نظرآید از آنجا که اصطکاک از چسبندگی ناشی می شود، باید انتظار داشته باشیم که نیروی اصطکاک هنگامی که جعبه روی سطح بزرگش می لغزد بیشتر باشد. چرا که سطح تماس بزرگتر ماکروسکپی نیست.بلکه تماس ماکروسکپی است و سطح اخیر نسبتاَ به خوبی وابسته به این نیست که جعبه روی سطح بزرگ خود بماند یا کوچک.

فولاد جعبه با فولاد میز فقط در قله برآمدگیهای نا منظمی که از سطح بیرون زده اند تماس برقرار می کند. نیروی عمود برآمدگیها تا حدی تغییر شکل پیدا کنند بطوری که اتصالشان به یکدیگر تنگتر می شود.

هنگامی که اجر روی سطح بزرگش تعداد برآمدگیهای در تماس بیشتر از وقتی است که روی سطح کوچکش بماند ولی از آنجا که نیروی عمود میان تعداد زیادی از چنین برآمدیگهیی توزیع شده است تغییر شکل هر یک کمتر از هنگامی است که اگر آجر روی سطح کوچک بماند.

در حالت دیگر تعداد برآمدگیهای در تماس وجود دارد که هر یک درگیر سطح کوچکی است و در حالت دیگر تعداد برآمدگیهای در تماس تا حدی کمتر است ولی هر یک درگیر سطحی هستند که تا حدی بزرگتر است. نتیجه خالص اینست که در هر دو حالت جمع همه این سطوح تماس میکروسکپی و در نتیجه نیروی اصطکاک یکیست.

اگر چه نا وابستگی اصطکاک به سطح(ماکروسکپی) تماس یک تقریب عالی برای فلزات است ولی برخی از مواد دیگر مثل پلاستیک و لاستیک کاملاً صدق نمی کند. ضریب اصطکاک نیروهای اصطکاکی بین دو سطح در حال سکون نیز عمل می کنند. اگر یک نیرو به یکی از سطوح جانبی مانند یک جعبه فولادی که روی یک میز فولادی قرار دارد و در آغاز در حال سکون است وارد شود جعبه