Content

• Passos
• Mètode 1 de 2: Fregant cossos amb superfícies
• Mètode 2 de 2: Resistència frontal
• Consells

Us heu preguntat mai per què les mans s’escalfen quan les fregueu les unes contra les altres o per què podeu fer foc fregant dos trossos de fusta? La resposta és la fricció! Quan dos cossos es mouen relatius entre si, apareix una força de fricció que impedeix aquest moviment.La fricció pot provocar l’alliberament d’energia en forma de calor, escalfament de mans, xoc de foc, etc. Com més fricció, més energia s’allibera, de manera que, augmentant la fricció entre les parts mòbils d’un sistema mecànic, obtindreu molta calor.

Passos

Mètode 1 de 2: Fregant cossos amb superfícies

1. 1 Quan dos cossos es mouen els uns amb els altres, es poden produir els tres processos següents: les irregularitats a la superfície dels cossos interfereixen en el moviment dels cossos relatius entre si; una o ambdues superfícies dels cossos poden deformar-se com a resultat d'aquest moviment; els àtoms de cada superfície poden interactuar entre ells. Tots aquests processos intervenen en l’aparició de friccions. Per tant, per augmentar la fricció, seleccioneu cossos amb una superfície abrasiva (com ara paper de vidre), una superfície deformable (com el cautxú) o una superfície que tingui propietats adhesives (com ara enganxosa).
   • Per obtenir més informació sobre com triar materials per augmentar la fricció, consulteu tutorials o recursos en línia. Per a materials comuns, podeu trobar els seus coeficients de fricció (una característica quantitativa de la força necessària per lliscar o moure un material sobre la superfície d’un altre). A continuació s’enumeren els coeficients de fricció d’alguns materials (com més alt sigui el coeficient, major serà la fricció):
   • Alumini a alumini: 0,34
   • Fusta a fusta: 0,129
   • Formigó sec sobre goma: 0,6-0,85
   • Formigó humit sobre cautxú: 0,45-0,75
   • Gel sobre gel: 0,01
2. 2 Premeu els cossos més a prop l'un de l'altre per augmentar la fricció, ja que la força de fricció és proporcional a la força que actua sobre el cos de fregament (la força dirigida perpendicularment a la direcció de moviment dels cossos relatius entre si).
   • Penseu en els frens de disc d’un cotxe. Com més premeu el pedal del fre, més es premen les pastilles de fre contra la vora de la roda, més fricció esdevé i el cotxe s’atura més ràpidament. Però com més forta és la fricció, més calor s’allibera, de manera que quan es frenen amb força, les pastilles de fre s’escalfen molt.
3. 3 Si un cos està en moviment, atureu-lo. Fins ara, hem tingut en compte la fricció lliscant que es produeix quan els cossos es mouen els uns amb els altres. La fricció lliscant és molt inferior a la fricció estàtica, és a dir, la força que cal superar per posar en moviment dos cossos de contacte. Per tant, és més difícil moure un objecte pesat que controlar-lo quan ja es mou.
   • Feu un experiment senzill per comprendre la diferència entre la fricció lliscant i la fricció estàtica. Col·loqueu la cadira sobre un terra llis (no una catifa). Assegureu-vos que no hi hagi coixinets de cautxú ni altres coixinets a les potes de la cadira per evitar el lliscament. Premeu la cadira per moure-la. Notareu que un cop la cadira està en moviment, us serà més fàcil empènyer-la perquè la fricció lliscant entre la cadira i el terra és inferior a la fricció en repòs.
4. 4 Desfeu-vos del greix entre les dues superfícies per augmentar la fricció. Els lubricants (olis, gelea de petroli, etc.) redueixen significativament la força de fregament entre els cossos de fregament, perquè el coeficient de fregament entre sòlids és molt superior al coeficient de fregament entre un sòlid i un líquid.
   • Feu un experiment senzill. Fregueu les mans seques i notareu que la seva temperatura ha augmentat (són més càlides). Ara mullar-se les mans i tornar-les a fregar. Ara no només és més fàcil fregar-se les mans, sinó que també s’escalfen menys (o més lentament).
5. 5 Desfeu-vos dels coixinets, les rodes i altres cossos rodants per desfer-vos de la fricció rodant i obteniu una fricció lliscant que sigui molt més gran que la primera (per tant, rodar un cos respecte a un altre és més fàcil que empènyer-lo / estirar-lo).
   • Per exemple, imagineu-vos que poseu cossos de la mateixa massa en un trineu i en un carro amb rodes. Un carro amb rodes és molt més fàcil de moure (fricció rodant) que un trineu (fricció lliscant).
6. 6 Augmenteu la viscositat del fluid per augmentar la força de fregament. La fricció no només es produeix en moviment de sòlids, sinó també en líquids i gasos (aigua i aire, respectivament). La fricció entre un líquid i un sòlid depèn de diversos factors, per exemple, la viscositat del líquid: com més gran sigui la viscositat del líquid, major serà la força de fricció.
   • Imagineu, per exemple, que beveu aigua i mel a través d’una palla. L’aigua amb una viscositat baixa passarà fàcilment per una palla, però la mel, que té una viscositat elevada, difícilment passarà per una palla (ja que la mel frega més contra les parets de la palla).

Mètode 2 de 2: Resistència frontal

1. 1 Augmenteu la superfície del cos. Com s’ha dit anteriorment, quan els sòlids es mouen en líquids i gasos, també sorgeix una força de fricció. La força que impedeix el moviment dels cossos en líquids i gasos s’anomena resistència frontal (a vegades s’anomena resistència a l’aire o resistència a l’aigua). La resistència frontal és major amb un augment de la superfície del cos, que es dirigeix ​​perpendicularment a la direcció de moviment del cos a través d’un líquid o gas.
   • Per exemple, agafeu una pastilla de 1 g i un full de paper del mateix pes i deixeu-les anar al mateix temps. El gra caurà immediatament al terra i el full de paper s’enfonsarà lentament. Aquí el principi d’arrossegament només és visible: la superfície del paper és molt més gran que la d’una pastilla, de manera que la resistència de l’aire és més gran i el paper cau al terra més lentament.
2. 2 Utilitzeu una forma de cos amb un alt coeficient d’arrossegament. Per l'àrea de la superfície del cos dirigida perpendicularment al moviment, és possible jutjar sobre la resistència frontal només en termes generals. Cossos de diferents formes interactuen amb líquids i gasos de maneres diferents (quan els cossos es mouen a través d’un gas o líquid). Per exemple, una placa plana rodona té més resistència que una placa rodona en forma de bola. El valor que caracteritza l’arrossegament de cossos de diverses formes s’anomena coeficient d’arrossegament.
   • Per exemple, considerem una ala d’avió. La forma d’una ala d’avió s’anomena làmina aèria. És una forma elegant, estreta i arrodonida amb un baix coeficient d’arrossegament (aproximadament 0,45). D’altra banda, imagineu que una ala d’avió té la forma d’un prisma quadrat i rectangular. Per a aquestes ales, l’arrossegament seria enorme (això és cert, ja que el coeficient d’arrossegament d’un prisma rectangular quadrat és 1,14).
3. 3 Utilitzeu cossos menys racionalitzats. Com a regla general, els cossos cúbics grans tenen una resistència elevada. Aquests cossos tenen cantonades rectangulars i no es redueixen cap al final. D’altra banda, els cossos estilitzats tenen vores arrodonides i generalment es redueixen cap al final.
   • Per exemple, compareu un cotxe modern i un cotxe fabricat fa diverses dècades. Els cotxes vells eren quadrats, mentre que els cotxes moderns tenen moltes corbes suaus. Per tant, els cotxes moderns tenen menys resistència i requereixen una potència del motor inferior (cosa que comporta un estalvi de combustible).
4. 4 Utilitzeu cossos sense forats passants. Qualsevol forat passant del cos redueix l’arrossegament, ja que permet que l’aire o l’aigua flueixin pel forat (els forats redueixen la superfície del cos perpendicularment al moviment). Com més grans siguin els forats passants, menor serà l’arrossegament. És per això que els paracaigudes, dissenyats per crear molta resistència (per disminuir la velocitat de la caiguda), estan fets de seda o niló resistents i lleugers, no de gasa.
   • Per exemple, podeu augmentar la velocitat de la paleta de ping-pong perforant diversos forats a la paleta (per reduir la superfície de la paleta i reduir l’arrossegament).
5. 5 Augmenteu la velocitat del cos per augmentar l’arrossegament (això és cert per a cossos de qualsevol forma i material). Com més gran sigui la velocitat d’un objecte, més gran serà el volum de líquid o gas per on ha de passar i major serà l’arrossegament. Els cossos que es mouen a velocitats molt altes experimenten un arrossegament enorme, de manera que s’han de racionalitzar; en cas contrari, la força de la resistència els destruirà.
   • Per exemple, considerem el Lockheed SR-71, un avió experimental de reconeixement construït durant la Guerra Freda. Aquest avió podia volar a una velocitat alta de M = 3,2 i, tot i la seva forma racional, va experimentar un enorme arrossegament (tan gran que el metall a partir del qual es fabricava el fuselatge de l'avió es va expandir quan s'escalfava a causa de la fricció).

Consells

• Recordeu que la fricció allibera molta energia en forma de calor. Per exemple, no toqueu les pastilles de fre del cotxe immediatament després de frenar!
• Tingueu en compte que les forces d’alta resistència poden provocar la destrucció d’un cos que es mou en un fluid. Per exemple, si durant un viatge en barca es posa un tros de fusta contraxapada a l’aigua (de manera que la seva superfície sigui perpendicular al moviment de l’embarcació), és probable que la fusta contraxapada es trenqui.