Co to jest tarcie?

Tarcie to opór ruchu jednego obiektu poruszającego się względem drugiego. Nie jest to siła podstawowa, jak grawitacja czy elektromagnetyzm. Zamiast tego naukowcy uważają, że jest to wynik przyciągania elektromagnetycznego między naładowanymi cząstkami w dwóch stykających się powierzchniach.

Naukowcy zaczęli łączyć prawa rządzące tarciem w 1400 roku, ale ponieważ interakcje są tak złożone, że charakteryzowanie siły tarcia w różnych sytuacjach zazwyczaj wymaga eksperymentów i nie można jej wyprowadzić z samych równań ani praw.

W przypadku każdej ogólnej reguły dotyczącej tarcia istnieje tyle samo wyjątków. Na przykład podczas gdy dwie szorstkie powierzchnie (takie jak papier ścierny) ocierające się o siebie czasami mają większe tarcie, bardzo gładko wypolerowane materiały (takie jak płyty szklane), które zostały starannie oczyszczone ze wszystkich cząstek powierzchniowych, mogą w rzeczywistości bardzo mocno sklejać się ze sobą.

Rodzaje tarcia

Istnieją dwa główne typy tarcia, tarcie statyczne i tarcie kinetyczne. Tarcie statyczne działa między dwiema powierzchniami, które nie poruszają się względem siebie, podczas gdy tarcie kinetyczne działa między obiektami w ruchu.

W cieczach tarcie to opór między ruchomymi warstwami płynu, nazywany również lepkością. Ogólnie rzecz biorąc, bardziej lepkie płyny są grubsze, więc miód ma większe tarcie płynne niż woda.

Atomy wewnątrz ciała stałego również mogą doświadczać tarcia. Na przykład, jeśli solidny blok metalu zostanie ściśnięty, wszystkie atomy wewnątrz materiału poruszają się, tworząc tarcie wewnętrzne.

W naturze nie ma środowisk całkowicie pozbawionych tarcia: nawet w przestrzeni kosmicznej drobne cząsteczki materii może oddziaływać, powodując tarcie.

Współczynnik tarcia

Dwa ciała stałe poruszające się względem siebie doświadczają tarcia kinetycznego. W tym przypadku tarcie jest pewnym ułamkiem prostopadłej siły działającej między dwoma obiektami (ułamek jest określany przez liczbę zwaną współczynnikiem tarcia, która jest określana eksperymentalnie). Ogólnie siła jest niezależna od powierzchni styku i nie zależy od szybkości ruchu dwóch obiektów.

Tarcie działa również w przypadku obiektów nieruchomych. Tarcie statyczne zapobiega przemieszczaniu się obiektów i jest na ogół większe niż siła tarcia, jakiej doświadczają te same dwa obiekty, gdy poruszają się względem siebie. Tarcie statyczne jest tym, co powstrzymuje skrzynię na pochyłości przed zsunięciem się w dół.

Zastosowania tarcia

Tarcie odgrywa ważną rolę w wielu codziennych procesach. Na przykład, gdy dwa obiekty ocierają się o siebie, tarcie powoduje, że część energii ruchu zamienia się w ciepło. Dlatego tarcie o siebie dwóch patyków w końcu spowoduje pożar.

Tarcie jest również odpowiedzialne za zużycie kół zębatych roweru i innych części mechanicznych. Dlatego często stosuje się smary lub płyny w celu zmniejszenia tarcia – i zużycia – między ruchomymi częściami.

Obserwuj Tię Ghose na Twitterze i Google+. Obserwuj LiveScience @livescience, Facebook & Google+. Oryginalny artykuł na LiveScience.com.