Isi

• Melangkah
• Metode 1 dari 2: Membuat permukaan yang lebih kasar
• Metode 2 dari 2: Tingkatkan resistansi dalam cairan atau gas
• Peringatan

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa tangan Anda menjadi hangat saat digosok dengan cepat atau mengapa Anda benar-benar dapat menyalakan api dengan menggosokkan dua batang? Jawabannya adalah gesekan! Ketika dua permukaan bergesekan satu sama lain, mereka akan menangkal pergerakan satu sama lain pada tingkat mikroskopis. Hambatan ini akan menghasilkan energi dalam bentuk panas, yang dapat digunakan untuk menghangatkan tangan, membuat api, dll. Semakin besar gesekan, semakin banyak energi yang dilepaskan, jadi ketahuilah cara meningkatkan gesekan antara dua tangan yang bergerak. suku cadang dalam sistem mekanis pada dasarnya memberi Anda kesempatan untuk menghasilkan banyak panas!

Melangkah

Metode 1 dari 2: Membuat permukaan yang lebih kasar

1. Buat lebih banyak titik kontak yang “kasar” atau lengket. Ketika dua bahan bergeser atau bergesekan satu sama lain, tiga hal dapat terjadi: sudut kecil, retakan dan permukaan yang tidak rata dapat tersangkut; satu atau kedua permukaan dapat berubah bentuk sebagai respons terhadap gerakan; dan, akhirnya, atom di permukaan mana pun dapat mulai berinteraksi satu sama lain. Untuk tujuan praktis, ketiganya melakukan hal yang sama: menciptakan gesekan. Memilih permukaan yang abrasif (seperti amplas), berubah bentuk (seperti karet), atau lengket (seperti lem, dll.) Adalah cara mudah untuk meningkatkan gesekan.
   • Buku teks teknis dan sumber serupa dapat menjadi alat bantu yang bagus dalam memilih bahan yang akan digunakan untuk meningkatkan gesekan. Kebanyakan bahan bangunan standar memiliki "koefisien gesekan" yang diketahui - yaitu, ukuran seberapa banyak gesekan yang dihasilkan bersama dengan permukaan lain. Koefisien gesekan hanya untuk beberapa bahan yang diketahui tercantum di bawah ini (nilai yang lebih tinggi menunjukkan gesekan yang lebih tinggi):
   • Aluminium pada aluminium: 0,34
   • Kayu di atas kayu: 0,129
   • Beton kering pada karet: 0,6-0,85
   • Beton basah di atas karet: 0,45-0,75
   • Es di atas es: 0,01
2. Dorong kedua permukaan bersama-sama lebih keras. Definisi dasar dalam fisika menyatakan bahwa gesekan yang dialami suatu benda sebanding dengan gaya normal (untuk tujuan kita gaya ini sama dengan gaya yang didorong benda terhadap yang lain). Ini berarti bahwa gesekan antara dua permukaan dapat meningkat jika kedua permukaan didorong bersama-sama dengan gaya yang lebih besar.
   • Jika Anda pernah menggunakan rem cakram (misalnya, pada mobil atau sepeda), Anda telah melihat prinsip ini dalam tindakan. Dalam hal ini, dengan menekan rem, satu set balok penghasil gesekan didorong ke cakram logam yang terpasang pada roda. Semakin keras Anda menekan rem, semakin keras balok-balok itu akan menekan cakram dan akan semakin banyak gesekan. Hal ini memungkinkan Anda menghentikan kendaraan dengan cepat, tetapi juga melepaskan banyak panas, itulah sebabnya sistem pengereman sering kali menjadi sangat panas setelah pengereman berat.
3. Hentikan gerakan relatif apa pun. Ini berarti bahwa jika satu permukaan bergerak relatif terhadap permukaan lainnya, Anda menghentikannya. Sejauh ini yang kami fokuskan dinamis (atau "geser") gesekan - gesekan yang terjadi ketika dua benda atau permukaan bergesekan. Nyatanya, bentuk gesekan ini berbeda dengan statis gesekan - gesekan yang terjadi saat suatu benda mulai bergerak terhadap benda lain. Intinya, gesekan antara dua benda paling besar saat keduanya mulai bergerak melawan satu sama lain. Begitu mereka bergerak, gesekan berkurang. Inilah salah satu alasan mengapa memindahkan benda berat lebih sulit daripada menyimpannya.
   • Untuk mengamati perbedaan antara gesekan statis dan dinamis, cobalah eksperimen sederhana berikut: Letakkan kursi atau perabot lainnya di lantai yang licin di rumah Anda (bukan di atas permadani atau karpet). Pastikan furnitur tidak memiliki "tiang" pelindung di bagian bawah atau jenis bahan lainnya yang akan memudahkan untuk meluncur di lantai. Coba furniturnya hanya dorong cukup keras agar mulai bergerak. Anda harus memperhatikan bahwa begitu furnitur mulai bergerak, itu segera menjadi lebih mudah untuk didorong. Ini karena gesekan dinamis antara furnitur dan lantai lebih kecil daripada gesekan statis.
4. Hapus cairan dari sela-sela permukaan. Cairan seperti minyak, gemuk, petroleum jelly, dll., Dapat secara signifikan mengurangi gesekan antara benda dan permukaan. Ini karena gesekan antara dua benda padat biasanya jauh lebih tinggi daripada gesekan antara zat padat dan zat cair di antaranya. Untuk meningkatkan gesekan, Anda dapat mengeluarkan semua kemungkinan cairan dari persamaan, dengan hanya bagian "kering" yang menyebabkan gesekan.
   • Cobalah eksperimen sederhana berikut untuk mendapatkan gambaran sejauh mana cairan dapat mengurangi gesekan: Gosok kedua tangan Anda jika dingin dan Anda ingin menghangatkannya. Anda harus segera menyadari bahwa mereka menjadi lebih hangat dari gesekan. Kemudian oleskan losion secukupnya di telapak tangan Anda dan coba lakukan hal yang sama lagi. Tidak hanya akan lebih mudah untuk menggosok tangan dengan cepat, tetapi Anda juga akan melihat bahwa tangan Anda tidak terlalu panas.
5. Lepaskan roda atau pembawa untuk menciptakan gesekan geser. Roda, pembawa, dan objek "menggelinding" lainnya mengalami jenis gesekan khusus yang disebut gesekan guling. Gesekan ini hampir selalu lebih kecil daripada gesekan yang ditimbulkan dengan menggeser benda yang sama di atas tanah. - Inilah mengapa benda-benda tersebut cenderung berguling dan tidak tergelincir di tanah. Untuk meningkatkan gesekan dalam sistem mekanis, Anda dapat melepas roda, pembawa, dll. Sehingga bagian-bagiannya saling bergesekan, bukan berguling.
   • Pertimbangkan, misalnya, perbedaan antara menarik beban berat di atas tanah di dalam gerbong versus beban yang setara di gerbong. Gerobak memiliki roda, jadi lebih mudah untuk ditarik daripada kereta, yang menyeret tanah sambil menghasilkan banyak gesekan geser.
6. Tingkatkan viskositas. Benda padat bukanlah satu-satunya hal yang dapat menimbulkan gesekan. Zat cair (cairan dan gas seperti air dan udara, masing-masing) juga dapat menimbulkan gesekan. Besarnya gesekan yang ditimbulkan oleh zat cair ketika mengalir melewati zat padat bergantung pada beberapa faktor. Salah satu yang paling mudah dikendalikan adalah viskositas - itulah yang biasa disebut sebagai "ketebalan". Secara umum, cairan dengan viskositas tinggi (yang "kental", "lengket", dll.) Akan menyebabkan lebih banyak gesekan daripada cairan yang kurang kental (yaitu "halus" dan "cair").
   • Misalnya, pertimbangkan perbedaan upaya yang harus Anda lakukan saat meniup air melalui sedotan versus meniup madu melalui sedotan. Air tidak terlalu kental dan akan mudah mengalir melalui sedotan. Madu jauh lebih sulit ditiup melalui sedotan. Ini karena viskositas madu yang tinggi menghasilkan banyak resistensi dan gesekan saat ditiup melalui tabung sempit seperti sedotan.

Metode 2 dari 2: Tingkatkan resistansi dalam cairan atau gas

1. Tingkatkan viskositas cairan. Media yang melaluinya suatu benda bergerak memberikan gaya pada benda tersebut yang, secara keseluruhan, mencoba menghilangkan gaya gesek pada benda tersebut. Semakin padat suatu zat cair (dan karenanya lebih kental), semakin lambat suatu benda akan bergerak melalui zat cair tersebut di bawah pengaruh gaya tertentu. Misalnya: kelereng akan jatuh di udara lebih cepat daripada melalui air, dan melalui air lebih cepat daripada melalui sirup.
   • Viskositas sebagian besar cairan dapat ditingkatkan dengan menurunkan suhu. Misalnya: kelereng jatuh lebih lambat melalui sirup dingin daripada melalui sirup pada suhu kamar.
2. Tingkatkan area yang terpapar udara. Seperti yang ditunjukkan di atas, zat cair seperti air dan udara dapat menimbulkan gesekan saat mengalir melewati zat padat. Gaya gesek yang dialami suatu benda saat bergerak melalui zat cair disebut hambatan (tergantung medianya, hal ini disebut juga "hambatan udara", "tahan air", dll.). Salah satu sifat hambatan adalah benda dengan penampang yang lebih besar - yaitu, objek dengan profil yang lebih besar saat bergerak melalui fluida - mengalami lebih banyak hambatan. Hal ini memberi cairan lebih banyak permukaan untuk didorong, yang meningkatkan gesekan pada benda saat bergerak melewatinya.
   • Misalkan satu kerikil dan selembar kertas masing-masing beratnya satu gram. Jika kita membiarkan keduanya jatuh pada saat yang sama, kerikil akan jatuh lurus ke bawah sementara lembaran kertas perlahan-lahan akan berputar ke bawah. Di sinilah Anda melihat hambatan udara beraksi - udara mendorong permukaan kertas yang besar dan lebar menciptakan hambatan dan kertas jatuh jauh lebih lambat daripada kerikil, yang memiliki penampang yang relatif sempit.
3. Pilih bentuk dengan ketahanan yang lebih besar. Meskipun penampang suatu benda bagus umum merupakan indikasi ukuran resistor, pada kenyataannya perhitungan resistor jauh lebih rumit. Bentuk yang berbeda berperilaku dengan cara yang berbeda dalam cairan yang dilewatinya - ini berarti bahwa beberapa bentuk (misalnya pelat datar) lebih tahan daripada yang lain (misalnya bola) yang terbuat dari bahan yang sama. Karena ukuran untuk besaran relatif hambatan udara disebut juga "koefisien hambatan", maka dikatakan bahwa bentuk dengan hambatan udara yang besar memiliki koefisien hambatan yang lebih tinggi.
   • Perhatikan, misalnya, sayap pesawat terbang. Bentuk sayap pesawat terbang biasa disebut a airfoil. Bentuk halus, sempit, dan bulat ini bergerak dengan mudah di udara. Koefisien drag sangat rendah - 0,45. Sebaliknya, Anda dapat membayangkan bahwa sayap memiliki sudut yang tajam, berbentuk balok, atau tampak seperti prisma. Sayap ini menghasilkan lebih banyak gesekan karena menghasilkan banyak hambatan saat terbang. Dengan demikian, prisma memiliki koefisien hambatan yang lebih besar daripada profil sayap - sekitar 1,14.
4. Buat objek tidak terlalu ramping. Fenomena lain yang terkait dengan koefisien tarikan yang berbeda dari berbagai bentuk adalah bahwa objek dengan "fairing" yang lebih besar dan persegi umumnya menghasilkan lebih banyak tarikan daripada objek lain. Benda-benda ini terdiri dari garis-garis lurus yang kasar dan biasanya tidak menyempit ke arah belakang. Di sisi lain, objek yang ramping seringkali lebih bulat dan lancip ke arah belakang - seperti tubuh ikan.
   • Misalnya, cara rata-rata mobil keluarga dirancang saat ini dibandingkan dengan tipe yang sama beberapa dekade lalu. Di masa lalu, mobil lebih banyak kotak dan memiliki lebih banyak garis lurus dan persegi panjang. Saat ini, sebagian besar mobil keluarga jauh lebih ramping dan, sebagian besar, berbentuk bulat lembut. Ini dilakukan dengan sengaja - bentuk yang ramping berarti mobil mengalami lebih sedikit hambatan, mengurangi tenaga mesin untuk menggerakkan mobil (dan mengurangi jarak tempuh bahan bakar).
5. Gunakan bahan yang memungkinkan lebih sedikit udara untuk melewatinya. Beberapa bahan memungkinkan cairan dan gas melewatinya. Dengan kata lain, ada lubang untuk dilewati cairan. Ini memastikan bahwa permukaan benda yang didorong oleh cairan menjadi lebih kecil, sehingga resistansinya lebih kecil.Properti ini tetap valid meskipun lubangnya mikroskopis - selama lubangnya cukup besar untuk memungkinkan cairan / udara melewatinya, resistansi akan berkurang. Inilah sebabnya mengapa parasut, yang dirancang untuk menghasilkan banyak hambatan udara dan dengan demikian mengurangi kecepatan jatuh seseorang atau sesuatu, terbuat dari sutra atau nilon yang kuat dan ringan dan bukan filter katun atau kopi.
   • Untuk memberikan contoh cara kerja properti ini, pikirkan tentang apa yang terjadi pada pemukul ping pong jika Anda mengebor beberapa lubang di dalamnya. Ini kemudian menjadi lebih mudah untuk memindahkan pemukul dengan cepat. Lubang tersebut memungkinkan udara masuk saat mengayunkan dayung, yang sangat mengurangi hambatan dan memungkinkan dayung bergerak lebih cepat.
6. Tingkatkan kecepatan benda. Akhirnya, terlepas dari bentuk suatu objek atau seberapa permeabel bahan itu dibuat, hambatan yang dihadapinya akan selalu meningkat saat bergerak lebih cepat. Semakin cepat sebuah benda bergerak, semakin banyak cairan yang harus digerakkan, yang pada gilirannya meningkatkan resistansi. Benda yang bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi dapat mengalami gesekan yang sangat tinggi karena hambatannya yang tinggi, sehingga benda ini biasanya akan menjadi ramping di sana atau benda tersebut akan hancur karena gaya hambatan.
   • Pertimbangkan Lockheed SR-71 "Blackbird", pesawat mata-mata eksperimental yang dibuat selama Perang Dingin. Blackbird, yang bisa terbang dengan kecepatan lebih besar dari Mach 3.2, menghadapi perlawanan ekstrim dari kecepatan tinggi tersebut, meskipun desainnya ramping - cukup ekstrim untuk menyebabkan badan logam pesawat mengembang karena panas yang dihasilkan oleh gesekan dari udara selama penerbangan. .

Peringatan

• Gesekan yang sangat tinggi dapat melepaskan banyak energi dalam bentuk panas! Misalnya, Anda benar-benar tidak ingin menyentuh bantalan rem mobil Anda segera setelah Anda menginjak rem dengan keras!
• Kekuatan besar yang dilepaskan saat diseret melalui fluida dapat menyebabkan kerusakan struktural pada benda itu. Misalnya, jika Anda menempelkan sisi datar dari sepotong kayu lapis tipis ke dalam air saat mengendarai speedboat, kemungkinan besar itu akan robek hingga tercabik-cabik.