마찰의 과학 :깊은 다이브
접촉중인 두 표면 사이의 운동을 반대하는 힘은 요인의 조합에 의해 지배되는 복잡한 현상입니다. 다음은 그 뒤에있는 과학의 고장입니다.
1. 표면 상호 작용 :
* 동기 간 힘 : 현미경 수준에서, 마찰은 접촉중인 두 표면의 원자 사이의 상호 작용으로부터 발생한다. 이러한 상호 작용은 van der waals forces, 정전기력 또는 화학적 결합 일 수 있습니다.
* 표면 거칠기 : 가장 부드러운 표면조차 원자 규모로 거칠게 보입니다. 이러한 미세한 범프와 계곡이 연동되면 운동에 대한 저항성을 만듭니다.
* 접착력 : 두 표면이 접촉하면 강한 접착력으로 인해 함께 붙어있을 수 있습니다. 이 접착력을 극복하려면 상당한 힘이 필요합니다.
2. 마찰 유형 :
* 정적 마찰 : 이 힘은 휴식시 물체가 움직이지 못하게합니다. 힘이 표면을 함께 누르면 (정상 힘) 객체가 움직이기 전에 최대 값에 도달하면 증가합니다.
* 동역학 마찰 : 이 힘은 움직이는 물체에 작용하여 동작에 반대합니다. 일반적으로 정적 마찰보다 낮으며 주어진 속도에서 비교적 일정하게 유지됩니다.
* 롤링 마찰 : 이 유형은 둥근 물체가 표면에 굴릴 때 발생합니다. 표면과 물체의 변형으로 인해 슬라이딩 마찰보다 상당히 낮습니다.
3. 마찰에 영향을 미치는 요인 :
* 정상 힘 : 표면을 함께 누르는 힘은 마찰에 직접적인 영향을 미칩니다. 정상적인 힘이 클수록 마찰이 강해집니다.
* 표면 특성 : 거친 표면은 더 부드러운 표면보다 마찰이 더 높습니다. 재료 조성물은 또한 다양한 수준의 접착력을 갖는 다른 재료와 함께 역할을한다.
* 온도 : 온도는 원 자간력과 표면 접착력의 강도를 변경하여 마찰에 영향을 줄 수 있습니다.
* 속도 : 마찰은 속도, 특히 공기 저항이 중요한 요소가되는 매우 빠른 속도에서 영향을받을 수 있습니다.
* 윤활 : 표면 사이에 윤활유를 도입하면 분리하고 접촉을 최소화하여 마찰이 줄어 듭니다.
4. 양날의 칼로 마찰 :
* 장점 : 마찰은 걷기, 운전 및 글쓰기와 같은 많은 일상 활동에 필수적입니다. 그것은 우리가 물체를 잡고, 움직이는 물체를 멈추고, 열을 생성 할 수있게합니다.
* 단점 : 마찰은 또한 표면의 마모를 유발하고 기계의 효율을 줄이며 원치 않는 열을 발생시킬 수 있습니다.
5. 마찰 이해는 핵심입니다.
마찰의 과학은 다음을 포함하여 다양한 분야에서 중요합니다.
* 공학 : 엔지니어는 마찰 계산을 사용하여 효율적인 기계를 설계하고 마모를 방지하며 성능을 최적화합니다.
* 물리학 : 마찰은 고전 역학에서 중요한 주제이며 다양한 물리적 현상을 설명하는 데 사용됩니다.
* 재료 과학 : 마찰을 이해하면 특정 응용 분야를위한 맞춤형 마찰 특성으로 새로운 재료를 개발하는 데 도움이됩니다.
결론적으로, 마찰은 원자 수준에서 표면 사이의 복잡한 상호 작용으로 인한 복잡한 힘입니다. 이러한 상호 작용을 이해하는 것은 효율적인 시스템을 설계 하고이 유비쿼터스 힘과 관련된 문제를 극복하는 데 중요합니다.
