>

Apa saja jenis-jenis gesekan? Jenis gesekan. Jenis gesekan kinematik

Gesekan - serangkaian fenomena yang menyebabkan resistensi terhadap pergerakan benda makroskopik relatif satu sama lain (gesekan eksternal) atau elemen-elemen dari benda yang sama (gesekan internal), di mana energi mekanik dihamburkan terutama dalam bentuk panas. Gesekan eksternal terjadi pada antarmuka antara dua benda padat. Gesekan internal terjadi, dalam aliran fluida atau selama deformasi benda padat, antara bagian-bagian yang tercampur relatif satu sama lain.

Gesekan luar (gesekan)- fenomena hambatan terhadap gerak relatif yang terjadi antara dua benda pada daerah kontak permukaannya, yang bersinggungan dengannya. (GOST 2823-94)


1. Jenis gesekan luar

Dengan adanya gerak relatif dua benda yang saling bersentuhan, maka gaya gesek yang timbul dalam hal ini dapat dibagi menjadi:


2. Sifat fisik

Sifat fisik dari gesekan belum sepenuhnya dipahami. Ada berbagai aliran ilmu pengetahuan yang menafsirkan sifat gesekan dari berbagai posisi, misalnya dari sudut pandang fisika logam, sifat kelistrikan, dll.

Secara kuantitatif, manifestasi gesekan antar benda padat digambarkan dengan gaya gesekan.

Fenomena gesekan internal pada zat cair dan gas disebut viskositas.

3. Pembuangan energi

Selama gesekan, energi gerak mekanis makroskopis diubah menjadi energi gerak mikroskopis atom dan molekul. Umat ​​​​manusia telah belajar menggunakan efek ini untuk membuat api.

4. Elektrifikasi melalui gesekan

Baca lebih lanjut di artikel Efek triboelektrik

Selama gesekan, permukaan banyak benda menjadi bermuatan, yang menunjukkan sifat gesekan elektrostatis. Proses ini digunakan untuk membuat muatan statis. Salah satu contoh umum elektrifikasi melalui gesekan di dunia modern adalah elektrifikasi drum pada mesin fotokopi. Tegangan yang sangat tinggi dapat dihasilkan oleh elektrifikasi gesekan, seperti pada generator elektrostatis Van de Graaff.


5. Pelumas

Membedakan gesekan tanpa pelumas(gesekan kering) dan gesekan dengan pelumas, disuplai ke zona gesekan. Untuk mengurangi gesekan, bermacam-macam

Gaya gesekan (Ftr.) adalah gaya yang timbul ketika permukaan dua benda bersentuhan dan mencegah pergerakan relatifnya. Hal itu muncul akibat gaya elektromagnetik yang ditimbulkan oleh atom dan molekul pada titik kontak kedua benda tersebut.

Untuk menghentikan suatu benda bergerak, gaya harus bekerja berlawanan arah dengan arah geraknya. Misalnya, jika Anda mendorong sebuah buku ke seberang meja, buku itu akan mulai bergerak. Kekuatan yang Anda terapkan pada buku akan menggerakkannya. Buku meluncur, lalu melambat dan berhenti akibat gesekan.

Fitur gaya gesekan

Gesekan yang disebutkan di atas, yang muncul ketika benda bergerak, disebut gesekan eksternal atau kering. Tapi bisa juga ada di antara bagian atau lapisan suatu benda (cair atau gas, jenis ini disebut internal);
Ciri utamanya adalah ketergantungan gesekan pada kecepatan gerak relatif benda.
Ada ciri khas lainnya:

  • kejadian ketika dua benda bergerak bersentuhan dengan permukaan;
  • aksinya sejajar dengan area kontak;
  • diarahkan berlawanan dengan vektor kecepatan benda;
  • tergantung pada kualitas permukaan (halus atau kasar) dan benda-benda yang berinteraksi;
  • Bentuk atau ukuran suatu benda yang bergerak dalam gas atau cairan mempengaruhi besarnya gaya gesekan.

Jenis gesekan

Ada beberapa jenis. Mari kita lihat perbedaannya. Sebuah buku yang meluncur di atas meja dipengaruhi oleh gesekan geser.

Gaya gesekan geser

Dimana N adalah gaya reaksi dasar.

Harap perhatikan beberapa situasi:

Jika seseorang mengendarai sepeda, maka gesekan yang terjadi pada saat roda bersentuhan dengan jalan adalah gesekan menggelinding. Jenis gaya ini jauh lebih kecil dibandingkan gaya gesek geser.

Gaya gesekan bergulir

Nilai yang jauh lebih kecil dari gaya jenis ini digunakan oleh orang-orang yang menggunakan roda, roller, dan bantalan bola di berbagai bagian perangkat yang bergerak.

Charles Augustin Coulomb, dalam karyanya tentang teori gesekan, mengusulkan perhitungan gaya gesekan menggelinding sebagai berikut:


dimana λ adalah koefisien gesekan gelinding, R adalah jari-jari roller atau roda, P adalah berat benda.
Bayangkan sebuah situasi di mana seseorang mencoba memindahkan sofa dari satu tempat ke tempat lain. Seseorang memberikan kekuatan tertentu pada sofa, tetapi tidak dapat menggerakkannya. Hal ini terjadi karena sofa tidak mengalami akselerasi. Artinya, akibat gaya luar yang bekerja pada sofa adalah nol. Akibatnya, kekuatan seseorang dikompensasi oleh gaya yang besarnya sama, tetapi diarahkan ke arah yang berlawanan. Ini adalah gaya gesekan statis.

F tr. p. bertindak sebagai respons terhadap gaya-gaya yang cenderung menyebabkan gerak suatu benda diam. Jika tidak ada pengaruh luar pada benda diam, maka besar gaya tersebut adalah nol. Jika muncul pengaruh luar (F), maka gaya gesekan statis meningkat hingga maksimum, dan kemudian benda mulai bergerak. Besarnya gaya gesek geser praktis sama dengan gaya gesek statik maksimum.

,
μ - koefisien gesekan.
Pelumas, paling sering dalam bentuk lapisan tipis cairan, mengurangi gesekan.
Cairan atau gas adalah media khusus di mana gaya semacam ini juga memanifestasikan dirinya. Dalam lingkungan ini, gesekan hanya terjadi ketika benda bergerak. Tidak mungkin membicarakan kekuatan gesekan statis pada media ini.

Gaya gesekan pada zat cair dan gas

Jenis gaya ini disebut gaya hambatan medium. Ini memperlambat pergerakan suatu benda. Bentuk benda yang lebih ramping mempengaruhi besarnya gaya hambat – berkurang secara signifikan. Oleh karena itu, dalam pembuatan kapal, digunakan lambung kapal atau kapal selam yang ramping.
Kekuatan resistensi medium bergantung pada:

  • dimensi geometris dan bentuk benda;
  • viskositas media cair atau gas;
  • keadaan permukaan benda;
  • kecepatan suatu benda relatif terhadap lingkungan di mana benda itu berada.

Ada tiga jenis gaya gesekan: gesekan geser, gesekan menggelinding, dan gesekan statis.

Gaya gesekan geser terjadi ketika satu benda bergerak di atas permukaan benda lain. Semakin besar berat benda, dan semakin besar koefisien gesekan antara permukaan-permukaan tersebut (koefisien tersebut bergantung pada bahan pembuat permukaan tersebut), semakin besar pula gaya gesekan gesernya.

Gaya gesekan geser tidak bergantung pada luas permukaan yang bersentuhan. Ketika bergerak, sebuah balok yang terletak pada permukaan terbesarnya akan mempunyai gaya gesek geser yang sama seperti jika balok tersebut diletakkan pada permukaan terkecilnya.

Penyebab utama terjadinya gesekan geser adalah ketidakteraturan terkecil pada permukaan dua benda. Tubuh mereka menempel satu sama lain saat bergerak. Jika tidak ada gaya gesekan geser, maka suatu benda yang digerakkan oleh aksi gaya jangka pendek padanya akan terus bergerak beraturan. Namun, karena gaya gesekan geser ada, dan diarahkan melawan pergerakan benda, lambat laun benda berhenti.

Penyebab kedua terjadinya gaya gesek geser adalah interaksi antarmolekul pada permukaan kontak dua benda. Interaksi ini hanya dapat terjadi pada permukaan yang sangat halus dan dipoles dengan baik. Molekul-molekul benda yang berbeda sangat berdekatan satu sama lain dan saling tarik menarik. Karena itu, pergerakan tubuh menjadi melambat.

Gaya gesekan bergulir terjadi ketika benda lain, biasanya berbentuk bulat, menggelinding di atas permukaan satu benda. Misalnya roda kendaraan menggelinding di jalan, tong terbalik di atas bukit, bola di lantai.

Gaya gesek menggelinding jauh lebih kecil dibandingkan gaya gesek geser. Ingat, membawa tas besar di atas roda lebih mudah daripada menyeretnya di tanah. Alasannya terletak pada perbedaan metode kontak antara benda bergerak dan permukaan. Saat menggelinding, roda seolah-olah menekan, menghancurkan permukaan di bawahnya, dan mendorongnya. Roda yang berputar tidak harus menangkap banyak ketidakteraturan kecil di permukaan, seperti saat menggeser benda.

Semakin keras permukaannya, semakin rendah gaya gesek gelindingnya. Misalnya, mengendarai sepeda di atas pasir lebih sulit daripada di aspal, karena di atas pasir Anda harus mengatasi gaya gesekan guling yang lebih besar. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa lebih mudah untuk mendorong dari permukaan yang keras; mereka tidak terlalu ditekan. Dapat dikatakan bahwa gaya yang bekerja dari roda pada permukaan padat tidak dihabiskan untuk deformasi, tetapi hampir semuanya dikembalikan dalam bentuk gaya reaksi tumpuan normal.

Gaya gesekan statis mengelilingi kita di mana pun. Semua benda yang terletak pada benda lain ditahan oleh gaya gesekan statis. Gaya gesekan statis bahkan cukup untuk menahan benda pada permukaan miring. Misalnya, seseorang mungkin sedang berdiri di lereng bukit dengan sebuah balok tergeletak tak bergerak di atas penggaris yang agak miring. Selain itu, berkat gaya gesekan statis, bentuk gerakan seperti berjalan dan berkuda dapat dilakukan. Dalam kasus ini, “adhesi” pada permukaan terjadi karena gaya gesekan statis, sehingga memungkinkan terjadinya tolakan dari permukaan.

Penyebab gaya gesek statis sama dengan penyebab gaya gesek geser.

Gaya gesekan statis terjadi ketika ada upaya untuk menggerakkan benda yang berdiri. Selama gaya yang mencoba menggerakkan benda lebih kecil dari gaya gesekan statis, benda akan tetap berada di tempatnya. Segera setelah gaya ini melebihi gaya gesekan statis maksimum tertentu untuk kedua benda ini, satu benda akan mulai bergerak relatif terhadap yang lain, dan gaya gesekan geser atau guling akan bekerja padanya.

Dalam kebanyakan kasus, gaya gesekan statis maksimum sedikit lebih besar daripada gaya gesekan geser. Jadi, untuk mulai memindahkan kabinet, Anda harus melakukan sedikit usaha terlebih dahulu dibandingkan menerapkannya saat kabinet sudah bergerak. Seringkali perbedaan antara gaya gesekan statis dan gaya gesekan geser diabaikan, karena dianggap setara.

Gesekan(interaksi gesekan) adalah proses interaksi benda-benda selama gerak relatifnya (perpindahan) atau selama gerak suatu benda dalam medium gas atau cair.

Cabang ilmu fisika yang mempelajari proses gesekan disebut tribologi(mekanik interaksi gesekan).

Gesekan biasanya dibagi menjadi:

  • kering ketika berinteraksi padatan tidak dipisahkan oleh lapisan/pelumas tambahan apa pun (termasuk pelumas padat) - kasus yang sangat jarang terjadi dalam praktiknya; ciri khas gesekan kering adalah adanya gaya gesekan statis yang signifikan;
  • batas ketika area kontak mungkin berisi lapisan dan area dengan sifat berbeda (film oksida, cairan, dll.) - kasus gesekan geser yang paling umum;
  • cairan(kental), yang terjadi selama interaksi benda-benda yang dipisahkan oleh lapisan padatan (bubuk grafit), cairan atau gas (pelumas) dengan ketebalan yang bervariasi - biasanya terjadi selama gesekan menggelinding, ketika benda padat direndam dalam cairan, besarnya gesekan kental ditandai dengan viskositas medium;
  • Campuran ketika area kontak mengandung area gesekan kering dan cair;
  • elastohidrodinamik(viskoelastik), ketika gesekan internal pada pelumas sangat penting. Terjadi ketika kecepatan gerakan relatif meningkat.

Gaya gesek- ini adalah gaya yang timbul pada titik kontak benda dan mencegah gerak relatifnya.

Penyebab terjadinya gaya gesek :

  • kekasaran permukaan yang bersentuhan;
  • tarik-menarik timbal balik molekul-molekul permukaan ini.

Gesekan geser– gaya yang timbul selama gerak translasi salah satu benda yang bersentuhan/berinteraksi relatif terhadap benda lain dan bekerja pada benda tersebut dalam arah yang berlawanan dengan arah geser.

Gesekan bergulir– momen gaya yang terjadi ketika salah satu dari dua benda yang bersentuhan/berinteraksi menggelinding relatif terhadap yang lain.

Friksi statis– gaya yang timbul antara dua benda yang bersentuhan dan mencegah terjadinya gerak relatif. Gaya ini harus diatasi agar dua benda yang saling bersentuhan dapat bergerak relatif satu sama lain.

Gaya gesek berbanding lurus dengan gaya reaksi normal, yaitu bergantung pada seberapa kuat tekanan benda terhadap satu sama lain dan pada materialnya, oleh karena itu ciri utama gesekan adalah koefisien gesekan, yang ditentukan oleh bahan dari mana permukaan benda yang berinteraksi dibuat.

Memakai– perubahan ukuran, bentuk, massa atau kondisi permukaan suatu produk akibat rusaknya (keausan) lapisan permukaan akibat gesekan.

Pengoperasian mesin apa pun pasti disertai dengan gesekan selama pergerakan relatif bagian-bagiannya, sehingga tidak mungkin untuk sepenuhnya menghilangkan keausan. Besarnya keausan pada kontak langsung permukaan berbanding lurus dengan kerja gaya gesekan.

Abrasi salah satunya disebabkan oleh debu dan kotoran, sehingga sangat penting untuk menjaga kebersihan peralatan, terutama bagian yang bergesekan.

Untuk mengatasi keausan dan gesekan, mereka mengganti beberapa logam dengan logam lain yang lebih stabil, menerapkan perlakuan termal dan kimia pada permukaan gosok, pemrosesan mekanis yang presisi, dan juga mengganti logam dengan berbagai pengganti, mengubah desain, meningkatkan pelumasan (mengubah tampilan, memperkenalkan bahan tambahan), dll.

Dalam mesin, mereka berusaha untuk mencegah gesekan geser langsung pada permukaan padat, yang mana mereka memisahkannya dengan lapisan pelumas (gesekan fluida), atau memasukkan elemen gelinding tambahan di antara keduanya (bantalan bola dan rol).

Aturan dasar dalam merancang bagian gosok mesin adalah bahwa elemen pasangan gosok (poros) yang lebih mahal dan sulit diganti dibuat dari bahan yang lebih keras dan tahan aus (baja keras), serta lebih sederhana, lebih murah dan mudah diganti. bagian (cangkang bantalan) terbuat dari bahan yang relatif lunak dengan koefisien gesekan yang rendah (perunggu, babbitt).

Sebagian besar suku cadang mesin mengalami kerusakan justru karena keausan, sehingga mengurangi gesekan dan keausan bahkan sebesar 5-10% akan memberikan penghematan besar, dan hal ini sangat penting.

Daftar tautan

  1. Gesekan // Wikipedia. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Friction.
  2. Pakai (teknik) // Wikipedia. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Wear_(peralatan).
  3. Gesekan pada mesin, gesekan dan keausan dalam teknik mesin // Project-Tekhnar. Teknologi otomotif progresif. – http://www.studiplom.ru/Technology/Trenie.html.

Pertanyaan untuk kontrol

  1. Apa itu gesekan?
  2. Jenis gesekan apa yang ada?
  3. Apa yang menyebabkan gaya gesek?
  4. Bagaimana gesekan diklasifikasikan berdasarkan gaya yang bekerja?
  5. Apa itu keausan dan bagaimana cara mengatasinya?
<

Ada beberapa jenis gesekan di alam. Jika terjadi kontak dengan benda padat dan sejenisnya, terjadi gesekan kering, yang terbagi menjadi:

  • Friksi statis;
  • Gesekan geser;
  • Gesekan bergulir.

Jika benda padat bersentuhan dengan cairan atau gas, terjadi gesekan tidak kering.

Gaya gesekan statis

Misalkan sebuah bola tergeletak di suatu permukaan. Kekuatan yang bekerja padanya adalah:

  • Gaya gravitasi adalah F, dengan m adalah massa benda, dan g adalah percepatan gravitasi yang nilainya konstan.
  • Gaya reaksi tanah N.

Mari kita coba bekerja pada bola dengan gaya yang sejajar dengan permukaan tempatnya berada. Akibatnya, bola kita tidak bergerak, yang menandakan ada gaya lain yang juga bekerja padanya. Ini disebut gaya gesekan statis, dan arahnya berlawanan dengan gaya yang kita gunakan pada bola. Besarnya sama dengan gaya yang diterapkan.

Jadi, kita dapat menulis rumus berikut:

Ada juga besaran yang mencirikan hubungan antara gaya gesekan statis dan gaya reaksi tumpuan. Ini disebut koefisien gesekan statis dan dilambangkan dengan µ0

Nilai maksimum gaya gesek statis yang bekerja pada bola dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Gaya gesekan geser

Mari kita berikan kekuatan pada bola tersebut lagi. Kali ini bola kita mulai bergerak sepanjang permukaan tempatnya berada. Dan dalam hal ini, suatu gaya bekerja pada bola dari permukaan, yang disebut gaya gesekan geser. Gaya ini mencegah bola bergerak dan diarahkan ke arah yang berlawanan dengan gerakan.

Gaya gesekan geser juga sebanding dengan gaya reaksi tumpuan:

Ftr.sliding.=µ*N

Gaya gesekan bergulir

Jenis gesekan ini akan terjadi ketika bola menggelinding ke arah benda lain, atau ketika menggelinding di sepanjang suatu permukaan. Sama seperti gesekan geser, arahnya berlawanan dengan gerak.

Bukan gesekan kering

Jenis gesekan ini terjadi ketika benda padat bergerak dalam medium cair atau gas. Gaya ini juga diarahkan ke arah yang berlawanan dengan gerakan dan mengganggu gerakan tersebut. Besarnya gaya hambat bergantung pada kecepatan gerak benda dalam medium.

Jika benda bergerak dengan kecepatan rendah, gaya hambat dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Fresistensi=k*v

k– koefisien resistensi, ay– nilai kecepatan relatif.

Jika kecepatan relatif cukup besar, maka gaya hambatan harus dihitung dengan menggunakan rumus berikut.