Kas yra trinties koeficientas?

Trintis yra šilumą gaminanti varžinė jėga, atsirandanti judant dviem besiliečiantiems paviršiams vienas prieš kitą. Tai netiesiogiai yra vienos iš keturių žinomų pagrindinių jėgų produktas. Sistemos trinties neįmanoma griežtai iš anksto nustatyti remiantis pirmaisiais teoriniais principais. Matematiškai trinties išraiška apima vieną konstantą, apimančią visus priežastinius veiksnius – trinties koeficientą (COF), simbolizuojamą graikiška raide μ. Lygtis tiesiog parašyta fx = μxF, kur fx apibrėžia trinties formą ir matą, o F yra statmena arba „normali“ jėga, kurią veikia abu paviršiai, vienas ant kito.

Visi trinties koeficientai yra bedimensiniai, skaliariniai dydžiai; atskiri veiksniai priešinasi visiškam paaiškinimui ar kiekybiniam įvertinimui. Pagrindinė jėga, atsakinga už daugumą trinties, taip pat yra ta, kuri leidžia susidaryti cheminiams ryšiams – elektrostatinė jėga. Iš pradžių gali atrodyti, kad gravitacija yra trinties šaltinis, nes gravitacijos veikiama žemyn nukreipta jėga yra kintamojo F šaltinis. Tačiau iš tikrųjų koeficientas yra „lipnumo“ tarp dviejų paviršių matas. kurį mikroskopiniu lygiu lemia elektros krūviai, kurie trukdo judėti, juos „surišdami“. Toks surišimas būdingas klijams, naudojamiems sucementuoti du paviršius.

Kad taip yra, gerai iliustruoja šiuolaikinis polimeras politetrafluoretilenas (PTFE). Geriausiai žinomas DuPont™ prekės ženklu Teflon®, PTFE pasižymi tik labai silpnai patraukliomis Londono dispersijos elektrostatinėmis jėgomis. Tai suteikia PTFE trinties koeficientą tarp trijų geriausių žinomų – ​​maždaug 0.05–0.10. Jei trinties koeficientas būtų gravitacijos sandauga, paviršių chemija nebūtų svarbi, o tokios medžiagos, kurios nebūtų ekonomiškai svarbios, kaip yra.

Yra būdų, kaip sumažinti trintį, tam tikra prasme nekeičiant medžiagų, iš kurių pagaminti paviršiai. Sistemos trinties koeficientas gali būti veiksmingai sumažintas naudojant ploną tepalo sluoksnį. Arba dažnai galima sumažinti trintį tarp paviršių įterpiant dujų sluoksnį, kuris sumažina viršutinio paviršiaus matomą svorį ir pašalina gamybos trūkumus, tokius kaip paviršiaus šiurkštumas. Efektyviojo svorio pokytis sumažina normalią jėgą, o trūkumas keičia trinties koeficientą; tiek matematiškai sumažina gaunamąją trinties jėgą. Inžinieriai panaudojo dujų sluoksnio reiškinį, kad sukurtų orlaivius, skirtus keliauti tiek sausumos, tiek vandens paviršiais.