Wrijving


Wrijving is in de natuurkunde het verschijnsel waarbij weerstand ontstaat wanneer twee oppervlakken langs elkaar schuiven, terwijl ze tegen elkaar aan gedrukt worden. Wrijving kan leiden tot vormverandering en warmteproductie. Wrijving kan overwonnen worden door een kracht. De tegenkracht is de schuifkracht tussen de twee oppervlakken. De schuifkracht leidt zoals elke kracht tot een "versnelling". Omdat de schuifkracht altijd in tegengestelde richting van de beweging werkt, leidt wrijving altijd tot "negatieve versnelling" ofwel: vertraging. Een bewegend voorwerp, dat alléén wrijving en verder geen andere krachten ondervindt, gaat dus steeds langzamer bewegen tot het stil staat.

Soms wordt abusievelijk van wrijvingskracht of weerstandkracht gesproken als schuifkracht wordt bedoeld.

Inhoud

Grootte van maximale schuifkracht


Een blok steunt op de ondergrond, aan dat blok wordt getrokken zodat het een snelheid v krijgt ten opzichte van die ondergrond. In dit eenvoudigste model voor wrijving is de grootte van de maximale schuifkracht evenredig met de kracht waarmee de oppervlakken tegen elkaar worden gedrukt (de normaalkracht); de evenredigheidsconstante noemt men de wrijvingscoëfficiënt van het grensvlak. In formulevorm:

\({\displaystyle F_{s}=\mu _{w}F_{n}}\),

met

De wrijvingscoëfficiënt is een (dimensieloos) getal dat de mate van wrijving tussen twee lichamen aangeeft.

De schuifkracht is meestal tegengesteld gericht aan de verplaatsingsrichting. Als, bijvoorbeeld, een stoel naar rechts wordt geschoven oefent de vloer op de stoel een kracht naar links uit. Deze richtingsafhankelijkheid kan op de volgende manier formeel beschreven worden:

\({\displaystyle {\vec {F_{s}}}=-{\frac {\vec {v}}{|v|}}\mu _{w}F_{n}}\),

met

De kracht die kan worden uitgeoefend zodat het blok in evenwicht blijft is echter groter, namelijk \({\displaystyle \mu _{s}F_{n}}\). Waarbij \({\displaystyle \mu _{s}}\) (de statische wrijvingscoëfficiënt) groter is dan \({\displaystyle \mu _{w}}\).

Coulombwrijving (ook wel droge wrijving genoemd ) is het eenvoudigste, maar zeker niet het enige wrijvingsmodel. Viskeuze wrijving (of natte wrijving) brengt expliciet de snelheidsafhankelijkheid (en niet alleen de richtingsafhankelijkheid) in rekening.

Soorten wrijving


De wrijvingscoëfficiënt hangt af van het soort wrijving. Er zijn in zijn algemeenheid drie soorten:

De wrijvingscoëfficiënt moet experimenteel (door metingen) bepaald worden, hij kan niet worden berekend. De experimentele bepaling is meestal zeer onnauwkeurig, ook omdat de wrijvingscoëfficiënt van veel veranderlijke omgevingsfactoren afhangt (vochtigheid, vuil, enz..) Om de wrijvingscoëfficiënt experimenteel te bepalen, kan gebruikgemaakt worden van een hellend vlak. Het hellend vlak is gemaakt van het materiaal in combinatie met het materiaal van een voorwerp waartussen men de wrijvingscoëfficiënt wil bepalen. Men brengt het vlak langzaam onder helling en op het moment dat het voorwerp begint te schuiven meet men de hellingshoek. De tangens van de hoek (dus de hellingsgraad) is dan de wrijvingscoëfficiënt.

Voorbeeld van wrijving


Wrijving kan optreden met vaste stoffen, gassen, vloeistoffen en combinaties daarvan. Zie ook aerodynamica en hydrodynamica. Een meteoriet die de dampkring binnentreedt, ervaart wrijving door de lucht tegen het oppervlak van de meteoriet.

Wrijving treedt ook op binnen in voorwerpen die vervormd worden. Getijdenwerking van de maan op de Aarde veroorzaakt een vervorming. Door de inwendige wrijving warmt de Aarde op.

Een beroemd experiment bestaat uit twee telefoonboeken die door bladzijden om en om in elkaar te leggen in elkaar zijn gevlochten. De kracht die nodig is om ze weer uit elkaar te trekken, wordt versterkt doordat de bladzijden een hoek moeten maken om in elkaar te passen. Deze hoek zorgt voor versterking van de weerstand als eraan wordt getrokken, de trekkracht zorgt dat de bladzijden tegen elkaar worden geduwd. Hoe harder wordt getrokken, hoe harder ook de bladzijden tegen elkaar worden geduwd en hoe groter de wrijving.[1] Uiteindelijk zijn de telefoonboeken alleen met bijzonder sterke kracht uit elkaar te trekken, met mensenhanden lukt dat niet.[2]

Fysische gevolgen van wrijving


Polijsten en slijtage

Wrijving kan een vormverandering tot gevolg hebben. Als dit gewenst is, wordt het polijsten genoemd. Als het ongewenst is, is er sprake van slijtage waardoor de afmetingen van het voorwerp niet langer zouden kunnen voldoen aan de tolerantie.

Een andere vorm van het gebruik van wrijving is bruneren. Deze bewerking wordt uitgevoerd met een gepolijst gereedschap dat met druk over het te bewerken oppervlak wordt bewogen. De oneffenheden worden op deze manier glad gemaakt. Het resultaat is een glad oppervlak.

Warmte

De energie die verbruikt wordt om wrijving te overwinnen produceert warmte. De bewegingsenergie wordt omgezet in vervorming en warmte waardoor de eigenschappen van het materiaal veranderen en daarmee ook de wrijvingscoëfficiënt zelf. Als gevolg van wrijving kunnen vaste stoffen gaan smelten. Dit vindt een toepassing in het wrijvingslassen.

Toepassing van wrijving


Wrijving wordt gebruikt om voorwerpen op hun plaats te houden, ook al wordt er een uitwendige kracht op uitgeoefend. Een voorbeeld hiervan is de antislipmat. Zonder statische wrijving zou er ook geen beweging kunnen zijn. Bij het lopen zorgt de statische wrijving ervoor dat de voet zich kan afzetten tegen de vloer.

Een andere belangrijke toepassing van wrijving vinden we in remsystemen.

Enkele oude methoden om vuur te maken, zijn gebaseerd op de hitte die door wrijving ontstaat, bijvoorbeeld door een stokje snel rond te draaien in een licht ontbrandbare stof.

Beperking van wrijving


Smering

Een veelgebruikte methode om wrijving te beperken is het toepassen van een smeermiddel tussen de beide oppervlakken. De wetenschap van wrijving en smering heet tribologie. Een recent ontdekt verschijnsel is supersmering. Dit is de totale afwezigheid van wrijving tussen schuivende objecten, dat is waargenomen bij grafiet.

Smeermiddelen hoeven niet beslist dunne turbulent stromende vloeistoffen te zijn; akoestische smering treedt op als door middel van geluidstrillingen een smalle spleet wordt gecreëerd tussen de glijvlakken. Het beroemdste voorbeeld hiervan wordt gevormd door pantservoertuigen uit de Tweede Wereldoorlog die werden gesmeerd door hun eigen geknars.

Lagers

Bij rollagers wordt de kinetische wrijving vervangen door rolweerstand. Zie ook glijlager.

Zie ook


Wikibooks heeft meer over dit onderwerp: Wrijving.









Categorieën: Natuurkunde | Materiaalkunde | Smering




Staat van informatie: 28.09.2021 08:00:02 CEST

oorsprong: Wikipedia (Auteurs [Geschiedenis])    Licentie: CC-BY-SA-3.0

Veranderingen: Alle afbeeldingen en de meeste ontwerpelementen die daarmee verband houden, zijn verwijderd. Sommige pictogrammen werden vervangen door FontAwesome-Icons. Sommige sjablonen zijn verwijderd (zoals 'artikel heeft uitbreiding nodig') of toegewezen (zoals 'hatnotes'). CSS-klassen zijn verwijderd of geharmoniseerd.
Specifieke Wikipedia-links die niet naar een artikel of categorie leiden (zoals 'Redlinks', 'links naar de bewerkpagina', 'links naar portals') zijn verwijderd. Elke externe link heeft een extra FontAwesome-Icon. Naast enkele kleine wijzigingen in het ontwerp, werden mediacontainer, kaarten, navigatiedozen, gesproken versies en Geo-microformats verwijderd.

Belangrijke opmerking Omdat de gegeven inhoud op het gegeven moment automatisch van Wikipedia wordt gehaald, was en is een handmatige verificatie niet mogelijk. Daarom garandeert LinkFang.org niet de juistheid en actualiteit van de verkregen inhoud. Als er informatie is die momenteel verkeerd is of een onjuiste weergave heeft, aarzel dan niet om Neem contact op: E-mail.
Zie ook: Afdruk & Privacy policy.