Bu ətraflı müqayisə fizikada iki vacib müqavimət qüvvəsi olan sürtünmə və müqavimət arasındakı fundamental fərqləri araşdırır. Hər ikisi hərəkətə qarşı çıxsa da, fərqli mühitlərdə - əsasən bərk səthlər arasındakı sürtünmə və maye mühitlərdəki müqavimət - fəaliyyət göstərir və mexaniki mühəndislikdən aerodinamikaya və gündəlik nəqliyyat səmərəliliyinə qədər hər şeyə təsir göstərir.
Seçilmişlər
Sürtünmə müxtəlif sürətlərdə sabit qalır, cisimlər daha sürətli hərəkət etdikcə isə sürüklənmə eksponensial olaraq artır.
Sürtünmə yalnız bərk cisimlər arasında baş verir, sürtünmə isə hava və ya su kimi maye mühit tələb edir.
Səth sahəsi sürüşmə qüvvəsini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirir, lakin əsas sürüşmə sürtünməsinə az və ya heç bir təsir göstərmir.
Sadə sürtünmədən fərqli olaraq, sürüklənməyə obyektin forması və "səlisləşməsi" güclü təsir göstərir.
Sürtünmə nədir?
İki bərk səth sürüşdükdə və ya bir-birinin üzərindən sürüşməyə çalışdıqda yaranan müqavimət qüvvəsi.
Kateqoriya: Əlaqə Qüvvəsi
Əsas Media: Bərk interfeyslər
Asılı Faktor: Normal qüvvə (çəki/təzyiq)
Əsas Əmsal: Sürtünmə Əmsalı (μ)
Alt tiplər: Statik, Kinetik və Yuvarlanan
Sürükləyin nədir?
Mayenin (maye və ya qazın) içindən hərəkət edən bir cisimə tətbiq etdiyi müqavimət qüvvəsi.
Kateqoriya: Maye Müqaviməti
Əsas Ortam: Mayelər və Qazlar
Asılı Faktor: Sürət kvadratı (yüksək sürətlə)
Əsas Əmsal: Sürükləmə Əmsalı (Cd)
Alt tiplər: Forma, Dəri Sürtünməsi və İnduksiya Edilmiş Sürükləmə
Müqayisə Cədvəli
Xüsusiyyət
Sürtünmə
Sürükləyin
Fəaliyyət Vasitəsi
Təmasda olan bərk səthlər
Hava və ya su kimi mayelər
Sürət Asılılığı
Sürətdən asılı olmayaraq (kinetik sürtünmə üçün)
Sürətin kvadratı ilə artır
Səth Sahəsinə Təsir
Ümumiyyətlə təmas sahəsindən asılı deyil
Kəsişmə sahəsindən çox asılıdır
Formula (Standart)
F = μN
Fd = 1/2 ρ v² Cd A
Əsas səbəb
Səth pürüzlülüyü və molekulyar yapışma
Təzyiq fərqləri və maye özlülüyü
Qüvvə istiqaməti
Sürüşmə istiqamətinin əksinə
Nisbi sürətin əksinə
Maddi Əmlak
Səth toxuması və material növü
Maye sıxlığı və cismin forması
Ətraflı Müqayisə
Ətraf Mühit Konteksti
Sürtünmə, yolda təkər və ya masadakı kitab kimi iki bərk cismin sərhədində mövcud olan lokal qüvvədir. Tez-tez hava müqaviməti və ya hidrodinamik müqavimət adlanan müqavimət, maye və ya qazdakı atomları yerindən tərpətdikcə bir cismin ətrafında qlobal şəkildə baş verir. Sürtünmə bərk cisimlər arasında birbaşa fiziki təmas tələb etsə də, müqavimət cismin ətraf mühitin molekulları ilə qarşılıqlı təsirinin nəticəsidir.
Velocity ilə əlaqə
Ən əhəmiyyətli fərqlərdən biri sürətin bu qüvvələrə necə təsir etməsidir. Kinetik sürtünmə, səthlərin xüsusiyyətlərini dəyişdirməməsi şərtilə, cismin nə qədər sürətlə sürüşməsindən asılı olmayaraq nisbətən sabit qalır. Bunun əksinə olaraq, sürükləmə sürətə son dərəcə həssasdır; avtomobilin və ya təyyarənin sürətinin ikiqat artması, sürətlə kvadratik əlaqəsinə görə, adətən, sürükləmə qüvvəsinin dörd qatına səbəb olur.
Səth Sahəsinin Təsiri
Bir çox əsas fizika modellərində iki bərk cisim arasındakı sürtünmə miqdarı təmas sahəsinin ölçüsünə əsasən dəyişmir, əksinə onları bir-birinə basan ağırlığa diqqət yetirilir. Sürüklük əksinədir, çünki o, cismin "frontal sahəsi" ilə düz mütənasibdir. Buna görə velosipedçilər əyilir və təyyarələr havaya dəyən səth sahəsini minimuma endirmək üçün nazik profillərlə dizayn edilir.
Mənşəyi və Mexanizmləri
Sürtünmə əsasən səthlərdəki mikroskopik qeyri-bərabərliklərdən və molekullar arasında kimyəvi bağların yaranmasından qaynaqlanır. Sürüklənmə daha mürəkkəbdir və mayeni yoldan çıxarmaq üçün tələb olunan qüvvədən (forma sürüklənməsi) və cismin gövdəsi boyunca sürüşən mayenin yapışqanlığından və ya özlülüyündən (dəri sürtünməsi sürüklənməsi) qaynaqlanır. "Dəri sürtünməsi" sürüklənmənin bir hissəsi olsa da, bərk cisim mexanikasından daha çox maye dinamikasına uyğun davranır.
Üstünlüklər və Eksikliklər
Sürtünmə
Üstünlüklər
+Gəzməyə və tutuşa imkan verir
+Əyləc sistemləri üçün vacibdir
+Güc ötürülməsinə (kəmərlərə) imkan verir
+Strukturlar üçün sabitlik təmin edir
Saxlayıcı
−Mexaniki aşınmaya səbəb olur
−İstenmeyen istilik yaradır
−Maşın səmərəliliyini azaldır
−Daimi yağlama tələb edir
Sürükləyin
Üstünlüklər
+Paraşüt əməliyyatını təmin edir
+Uçuş nəzarətinə imkan verir
+Həddindən artıq salınımları yumşaldır
+Su əyləcinə kömək edir
Saxlayıcı
−Yanacaq sərfiyyatını artırır
−Maksimum sürəti məhdudlaşdırır
−Struktur istiləşməyə səbəb olur (hipersəs)
−Turbulent səs-küy yaradır
Yaygın yanlış anlaşılmalar
Əfsanə
Sürtünmə və sürükləmə, fərqli adlar altında mahiyyət etibarilə eyni şeydir.
Həqiqət
Hər ikisi müqavimət qüvvələri olsa da, fərqli fiziki qanunlarla idarə olunur. Sürtünmə normal qüvvə və sabit əmsalla müəyyən edilir, sürüklənmə isə maye sıxlığından, sürətdən və hərəkət edən cismin xüsusi həndəsəsindən asılıdır.
Əfsanə
Daha geniş təkərlər daha çox sürtünməyə malikdir və buna görə də yolda daha çox tutuşa malikdir.
Həqiqət
Amontons Qanununa görə, sürtünmə təmas sahəsindən asılı deyil. Daha geniş təkərlər yarışlarda nəzəri sürtünmə qüvvəsini artırmaq əvəzinə, əsasən istiliyi yaymaq və rezin əriməsinin qarşısını almaq üçün istifadə olunur.
Əfsanə
Hava müqaviməti yalnız çox yüksək sürətlə əhəmiyyətlidir.
Həqiqət
Müqavimət mayenin bütün sürətlərində mövcuddur, lakin sürət artdıqca təsiri daha da dominant olur. Hətta orta velosiped sürətində (saatda 15-20 mil) belə, müqavimət sürücünün keçməli olduğu ümumi müqavimətin 70%-dən çoxunu təşkil edə bilər.
Əfsanə
Hamar cisimlər həmişə ən aşağı müqavimətə malikdir.
Həqiqət
Bu, həmişə doğru olmur; məsələn, qolf topundakı çuxurlar nazik bir turbulentlik təbəqəsi yaradır ki, bu da ümumi təzyiq müqavimətini azaldır. Bu, topun mükəmməl hamar bir kürədən daha uzağa hərəkət etməsinə imkan verir.
Tez-tez verilən suallar
Niyə avtomobil yüksək sürətlə daha çox yanacaq sərf edir?
Avtomobilin sürəti artdıqca, müqavimət qüvvəsi həmin sürətin kvadratı qədər artır. Bu o deməkdir ki, mühərrik havanı itələmək üçün xeyli çox işləməlidir və bu da yanacaq sərfiyyatının qeyri-xətti artmasına səbəb olur. Magistral sürətlərdə hava müqavimətini aşmaq enerjinin əsas istehlakçısıdır.
"Dəri sürtünməsi" bir sürtünmə növüdür, yoxsa müqavimət?
Dəri sürtünməsi texniki olaraq müqavimətin bir hissəsidir. Bu, maye molekullarının bir cismin səthinə sürüşməsi nəticəsində yaranan müqavimətə aiddir. Bərk cisimdən bərk cismə sürtünməsindən fərqli olaraq, bu, mayenin özlülüyündən və axın rejimindən (laminar və turbulent) çox asılıdır.
Vakuumda sürtünmə mövcud ola bilərmi?
Bəli, sürtünmə vakuumda iki bərk səth təmasda olduğu və bir-birinə nisbətən hərəkət etdiyi müddətcə mövcud ola bilər. Əslində, hava və ya çirkləndiricilər olmadan bəzi metallar "soyuq qaynaq" prosesinə məruz qala bilər, burada sürtünmə o qədər yüksək olur ki, səthlər bir-birinə qarışır.
Sürükləmə vakuumda mövcud ola bilərmi?
Xeyr, müqavimət mükəmməl vakuumda mövcud ola bilməz, çünki müqavimət göstərmək üçün maye mühit (qaz və ya maye) tələb olunur. Tam vakuumdan hərəkət edən bir cisim sıfır hava müqaviməti və ya müqaviməti ilə qarşılaşır, buna görə də peyklər atmosfer tərəfindən yavaşlamadan illərlə orbitdə ola bilərlər.
Çəki sürtünməyə təsir etdiyi kimi müqavimətə də təsir edirmi?
Çəki birbaşa müqavimət qüvvəsini artırmır. Sürtünmə normal qüvvəyə (çox vaxt çəkiyə) düz mütənasibdir, lakin müqavimət cismin formasına, ölçüsünə və sürətinə əsasən hesablanır. Lakin, daha ağır bir cisim mayedə daha dərinə batır və ya deformasiyaya uğrayır ki, bu da dolayı yolla onun müqavimət profilini dəyişə bilər.
Hansı qüvvə daha güclüdür: sürtünmə və ya dartılma?
"Daha güclü" qüvvə tamamilə sürətdən və mühitdən asılıdır. Çox aşağı sürətlərdə və ya kobud səthlərdə ağır cisimlər üçün sürtünmə adətən üstünlük təşkil edir. Sürətlər artdıqca - məsələn, təyyarənin qalxması zamanı - müqavimət nəticədə mühəndislərin prioritet verməli olduğu daha böyük qüvvəyə çevrilir.
Sürüklənmə əmsalı ilə sürtünmə əmsalı arasında fərq nədir?
Sürtünmə əmsalı (μ) iki spesifik material arasındakı "yapışqanlığı" təmsil edən nisbətdir. Sürükləmə əmsalı (Cd), bir cismin formasının mayedəki hərəkətə nə qədər müqavimət göstərdiyini ölçən ölçüsüz bir ədəddir. Hər ikisi müqaviməti hesablamaq üçün istifadə edilsə də, Cd həndəsəyə, μ isə material təmasına yönəlmişdir.
Mühəndislər sürüşməni necə azaldır?
Mühəndislər, mayenin minimal turbulentliklə ətrafında rahat axmasına imkan verən obyektlərin formalaşdırılmasını əhatə edən "sürətliləşdirmə" yolu ilə müqaviməti azaldır. Buraya tez-tez obyektin quyruq ucunun daraldılması (göz yaşı damlası forması) və yerindən tərpənən mayenin həcmini minimuma endirmək üçün ön səth sahəsinin azaldılması daxildir.
Hökm
Bir-birinə bağlı hissələri olan mexaniki sistemləri və ya bərk cisimlə təmasın əsas müqavimət mənbəyi olduğu əyləc sistemlərini təhlil edərkən sürtünmə modellərini seçin. Sürət və aerodinamikanın dominant amillər olduğu atmosferdə və ya su altında hərəkət edən nəqliyyat vasitələrini, mərmiləri və ya hər hansı bir sistemi dizayn edərkən sürükləmə hesablamalarından istifadə edin.