Τριβή εναντίον Διάτμησης
Η τριβή και η διατμητική τάση είναι δύο φαινόμενα που εμπλέκονται στο πεδίο της μηχανικής της ύλης. Είναι πολύ σημαντικό να έχουμε καλή κατανόηση τόσο της τριβής όσο και της διατμητικής καταπόνησης προκειμένου να κατανοήσουμε καλά πεδία όπως η ηλεκτρική μηχανική, η μηχανική αυτοκινήτων, η μηχανολογία και οποιοδήποτε άλλο σχετικό πεδίο. Τόσο η τριβή όσο και η διατμητική καταπόνηση παίζουν σημαντικό ρόλο και στην καθημερινή μας ζωή. Αν δεν ήταν αυτές οι δυνάμεις, δεν θα μπορούσαμε να κάνουμε το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς που κάνουμε καθημερινά. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι η τριβή και η διατμητική τάση, οι σωστοί και κοινοί ορισμοί της τριβής και της διατμητικής τάσης, οι εφαρμογές και οι μέθοδοι υπολογισμού τους, οι ομοιότητες και τέλος οι διαφορές τους.
Τριβή
Η τριβή είναι ίσως η πιο κοινή δύναμη αντίστασης που βιώνουμε καθημερινά. Η τριβή προκαλείται από την επαφή δύο τραχιών επιφανειών. Η τριβή έχει πέντε τρόπους. Ξηρή τριβή, η οποία συμβαίνει μεταξύ δύο στερεών σωμάτων, τριβή ρευστού, η οποία είναι επίσης γνωστή ως ιξώδες, λιπαντική τριβή, όπου δύο στερεά διαχωρίζονται από ένα υγρό στρώμα, τριβή δέρματος, η οποία αντιτίθεται σε ένα κινούμενο στερεό σε ένα υγρό, και εσωτερική τριβή, η οποία προκαλεί τριβή στα εσωτερικά συστατικά ενός στερεού. Ωστόσο, ο όρος «τριβή» χρησιμοποιείται πιο συχνά στη θέση της ξηρής τριβής. Αυτό προκαλείται από τις τραχιές μικροσκοπικές κοιλότητες σε κάθε μία από τις επιφάνειες που εφαρμόζουν η μία στην άλλη και αρνούνται να κινηθούν. Η ξηρή τριβή μεταξύ δύο επιφανειών εξαρτάται από τον συντελεστή τριβής και την αντιδραστική δύναμη κάθετη στο επίπεδο που ενεργεί στο αντικείμενο. Η μέγιστη στατική τριβή μεταξύ δύο επιφανειών είναι λίγο μεγαλύτερη από τη δυναμική τριβή. Πρέπει να σημειωθεί ότι, παρόλο που η τριβή εξαρτάται από την κανονική αντιδραστική δύναμη, είναι πάντα εφαπτομένη στην επιφάνεια, επομένως, κανονική στην αντιδραστική δύναμη.
Τάσεις διάτμησης
Η διατμητική τάση είναι δύναμη παραμόρφωσης. Όταν εφαρμόζεται μια δύναμη εφαπτομενική σε μια συμπαγή επιφάνεια, το στερεό τείνει να «στρέψει». Για να συμβεί αυτό, το στερεό πρέπει να στερεωθεί, έτσι ώστε να μην μπορεί να κινηθεί προς την κατεύθυνση της δύναμης. Η μονάδα διατμητικής τάσης είναι το Newton ανά μέτρο στο τετράγωνο ή κοινώς γνωστό ως Pascal. Γνωρίζουμε ότι ο Πασκάλ είναι επίσης η μονάδα πίεσης. Όμως, ο ορισμός της πίεσης είναι η δύναμη κάθετη προς την επιφάνεια διαιρούμενη με την περιοχή, ενώ ο ορισμός της διατμητικής τάσης είναι η δύναμη παράλληλη προς την επιφάνεια ανά μονάδα επιφάνειας. Η ροπή που επενεργεί σε ένα σταθερό αντικείμενο μπορεί επίσης να προκαλέσει διατμητική τάση. Εξ ορισμού, όχι μόνο τα στερεά αλλά και τα ρευστά μπορούν να έχουν διατμητική τάση. Τα αντικείμενα έχουν μια ιδιότητα που ονομάζεται μέτρο διάτμησης, η οποία μας λέει πόσο μακριά θα συστραφεί το αντικείμενο για μια δεδομένη διατμητική τάση. Αυτό εξαρτάται από το σχήμα, το μέγεθος, το υλικό και τη θερμοκρασία του αντικειμένου. Η διατμητική τάση των κατασκευών και η μηχανική του αυτοκινήτου διαδραματίζουν κύριο ρόλο στο σχεδιασμό και την υλοποίηση του σχεδιασμού.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ τριβής και διάτμησης;
• Η τριβή μπορεί να είναι αιτία διατμητικής τάσης.
• Η τριβή μετριέται σε Newton, ενώ η διατμητική τάση σε Pascal.
• Η τριβή είναι δύναμη, ενώ η διατμητική τάση είναι δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας.
• Η τριβή εξαρτάται και από τις δύο επιφάνειες επαφής, ενώ η διατμητική τάση εξαρτάται μόνο από τη δύναμη παράλληλη προς την επιφάνεια ανά μονάδα επιφάνειας.
