FIZIKA

 23  


Trenje

Trenje se javlja kada su dva tijela u dodiru.
Sila trenja je sila kojom se tijelo opire kretanju po površini drugog tijela. Oznaka za silu trenja je Ftr [N]; sila trenja je suprotne orijentacije od kretanja tijela - prema iznosu jednaka je sili kojom tijelo jednoliko pomičemo. Silu trenja mjerimo dinamometrom. Dok vučemo tijelo stalnom brzinom dinamometrom po podlozi, direktno očitavamo vučnu silu koja je iznosom jednaka sili trenja.   Sila trenja ovisi o sili kojom tijelo pritišće podlogu. Koliko je puta ta sila veća, toliko je puta i sila trenja veća. Sila trenja srazmjerna je pritisnoj sili Fp. Kada je tijelo horizontalno s podlogom, pritisna je sila jednaka težini tijela G.
Ftr ∼ Fp, odnosno Ftr ∼ G (kada je tijelo horizontalno s podlogom).

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

Trenje je povezano s trošenjem na mjestima dodira.
Trenje u mašinama je potrebno svesti na najmanju moguću mjeru. Postoje situacije kada je trenje vrlo poželjno poput kočenja ili prijanjanja gume za cestu ili hodanja.

Dakle, kako smo već naveli proporcionalnost trenja, jednačinu možemo iskazati uzimajući u obzir faktor trenja μ:
Ftr = μ · Fp
Ftr = μ · G
Ftr = μ · mg

Sila trenja javlja se pri klizanju i kotrljanju tijela po površini nekog drugog tijela pa razlikujemo silu trenja klizanja i silu trenja kotrljanja.
Faktor trenja klizanja veći je od faktora trenja kotrljanja; pri klizanju, tijela se cijelom površinom 'priljubljuju' jedno uz drugo i neravnine jednog tijela prodiru u neravnine drugog tijela, dok se pri kotrljanju neravnine kratko dodiruju. Stoga je lakše tijelo pomicati prilikom kotrljanja, manji je otpor, manje trenje nego prilikom klizanja.
Sila trenja klizanja veća je od sile trenja kotrljanja.

Težište i ravnoteža tijela

Položaj u kojem tijelo miruje naziva se ravnotežni položaj.
Tačka koja je jednako udaljena od sve mase tijela naziva se težište (T). U težištu tijela je hvatište sile teže. Težišnica je pravac na kojem djeluje sila teže.   Svako tijelo ima težište. Za neka tijela težište je u tijelu, npr. lopta, a za neka druga je izvan tijela, npr. bumerang.

Tijela mogu biti u različitim vrstama ravnoteže (stabilna, labilna i indiferentna ravnoteža). Razlika je u položaju oslonca tijela prema njegovom težištu.
Oslonac je tačka oko koje se tijelo može zakretati.
Tako se npr. lijevak za vodu može naći u ova tri položaja:
1. otvor lijevka prema stolu (lijevak bi se vratio u ovaj položaj ako ga nagnemo, stabilna ravnoteža)
2. otvor lijevka prema gore (lijevak se ne bi vratio u ovaj položaj, labilna ravnoteža)
3. položaj lijevka bočno na stolu (lijevak bi ostao u ovom položaju kako god ga pomaknemo, indiferentna ravnoteža)

Stabilnost tijela je veća što je veličina oslonca tijela veća i što je niže težište.

Poluga

Čvrsto tijelo koje ima oslonac oko kojeg se može zakretati naziva se poluga.

Arhimedu se prema legendi pripisuju riječi: „Kad bih imao čvrst oslonac u svemiru i dovoljno dugačku motku, pomaknuo bih Zemlju."
Poluga je jednostavno oruđe pomoću kojeg manjom silom savladavamo veću silu.

Na metalnom stalku sa slike postavljena je poluga. Udaljenost od oslonca poluge do hvatišta sile na lijevoj strani poluge jedan je krak sile, koji ćemo označiti sa k1. Utezi djeluju silom F1 na lijevoj strani poluge. Na desnoj strani poluge utezi djeluju silom F2. Udaljenost tereta od oslonca nazivamo krak tereta i označavamo ga sa k2.
Oslonac je mjesto na kojem je poluga poduprta, označimo ga sa O.

Poluga je u ravnoteži kada je umnožak sile i njenog kraka s jedne strane oslonca jednak umnošku sile i njenog kraka s druge strane oslonca poluge. Ovo je zakon poluge.
F1 · k1 = F2 · k2

Sile na poluzi koje su u ravnoteži obrnuto su srazmjerne svojim odgovarajućim krakovima.   Kada veća sila djeluje na kraćem kraku, onda je u ravnoteži s manjom silom na dužem kraku.

Poluga može biti jednostrana ili dvostrana. Kod jednostrane poluge sila i teret djeluju s iste strane oslonca, ali su suprotno orijentirani, npr. kolica za prevoz (tačke); kod dvostrane poluge oslonac je između tereta i sile koja ga podiže te oboje imaju istu orijentaciju, npr. makaze ili vaga. Podlaktica ruke je poluga kojoj je oslonac u laktu. Sila mišića drži ruku u ravnoteži.

Pritisak

Pritisak je djelovanje okomite pritisne sile Fp na površinu plohe A, oznaka za pritisak je p.   S obzirom da je ova mjerna jedinica jako mala, primjenjuju se veće mjerne jedinice, hektopaskal ili kilopaskal...
Takođe, u svakodnevnom životu, pritisak iskazujemo u mjernoj jedinici bar ili milibar, pri čemu je 1 bar = 100 000 Pa. Na razini mora vrijednost srednjeg pritiska naziva se atmosfera [atm], 1 atm = 101 325 Pa.

Mjerni uređaj za mjerenje pritiska plina ili tekućina nazivamo manometar.
Za mjerenje krvnog pritiska koristimo drugi mjerni uređaj, tlakomjer. U zdravog čovjeka u mirovanju donji je pritisak viši od 9 kPa, a gornji je pritisak niži od 16 kPa. Kada se srčane komore stegnu i krv iz srca krene u arterije, tada se pritisak krvi u arterijama naziva gornji pritisak ili sistolički pritisak. Sekundu nakon toga pritisak se snizi. Neposredno prije sljedećeg stezanja komora pritisak se snizi na najmanju vrijednost i taj se pritisak naziva donji pritisak ili dijastolički pritisak.

Alati za sječenje ili za bušenje izrađuju se na principu povezanosti pritiska i površine na koju djeluje pritisna sila. Alati imaju tanku oštricu da bismo, djelujući silom na maloj površini, proizveli veliki pritisak. Slično su oblikovani i ljudski zubi jer na njihovim malim dodirnim površinama pritisna sila stvara veliki pritisak.

Atmosferski pritisak

Zračni omotač koji se nalazi oko Zemlje naziva se atmosfera. Pritisak koji atmosfera radi na Zemljinu površinu naziva se atmosferski pritisak, a označavamo ga s pa.

Gornji slojevi zraka potiskuju donje slojeve zraka svojom težinom, što se sve prenosi do Zemljine površine te je atmosferski pritisak najveći u prizemnim slojevima atmosfere. Pritisak zraka nije svugdje jednak jer ovisi o gustoći zraka. Ako se penjemo na planine ili se uzdižemo avionom, atmosferski pritisak se smanjuje.

Pritisak zraka koji odgovara stupcu žive visokom 760 mm iznosi 1.013,25 hPa. Gustoća žive je 13,6 puta veća od gustoće vode pa je zato i toliko puta manji stupac žive koji uravnotežuje atmosferski pritisak. Zato se Evangelista Torricelli za mjerenje pritiska zraka nije koristio vodom nego živom, a kasnije je Torricellijevoj cijevi dodana mjerna ljestvica na kojoj se očitava visina stupca žive.

Uređaj za mjerenje atmosferskog pritiska naziva se barometar.

Prije kiše pritisak zraka pada, a s dolaskom lijepog vremena pritisak zraka raste. Pritisak zraka ovisi i o vlazi u zraku. Gustoća vlažnog zraka manja je od gustoće suhog zraka pa je i pritisak vlažnog zraka manji od normalnog atmosferskog pritiska.

« Previous Next »