Miért tanítják azt, hogy minél érdesebb egy test, annál nagyobb a súrlódás?

Milyen erőre gondoltál te?

Fejtsd ki lécci.

"...csúszó súrlódást nem a felületek érdessége okozza, hanem a felületek közötti kémiai kötések...."

Kíváncsi lennék, milyen kémiai kötés van egy smirglipapír és egy tégla közt.

Elég összetett a súrlódás maga, egy egész tudományág foglalkozik vele. Tribológia

tapadási súrlódás:

Egyrészt ugye arról van szó, hogy az érdes felületek, egymásba "akadnak" ezt tanítják középiskolában.

ilyenkor az érintkező felületek valójában igen kis pontok, a két felület közt csak kevés az érintkezés, ugyanakkor oldalirányú elmozduláshoz el kell nyírni ezeket a felületi érdesség csúcsokat, ehhez erőt kell kifejteni.

Ennek reálisabb modellje, hogy az anyagok deformálódnak, vagyis a test saját súlya vagy külső nyomás miatt belenyomódik a tartó felületbe(vagy a tartó felület nyomódik bele a súrlódó tárgyba). Ilyenkor megnő az elnyírandó érdességcsúcsok száma.

Ha megnöveljük a súrlódó felületet, nem nő a súrlódási erő. Ez azért van, mert a test súlya nagyobb felületen oszlik el, vagyis egyrészt nőtt a kapcsolódásaink száma, viszont az egy egy kapcsolatra jutó erő csökkent.(feltéve persze hogy a test súlya nem változott, csak pl. nagyobb felületével raktuk az asztalra).

Másrészt viszont, a tapasztalatok azt mutatják, hogy nagyon sima/polírozott/ felületek közt igen nagy tapadási erő léphet fel. Ennek más oka van, ugyanis ilyenkor nagyon sok atom kerül egymáshoz nagyon közel, és a köztük fellépő kovalens kötések összessége fogja adni a súrlódási erőt.

Mindkettő példa a Coulomb féle úgynevezett száraz súrlódás kategóriájába tartozik, ezen kívül beszélhetünk nedves súrlódásról, de itt figyelembe kell venni a két felület közti folyadék elnyírását, felületi tapadását....

Csúszási súrlódás: Nagyrészt analóg a tapadási súrlódással, bár értéke kisebb, valamint figyelembe kell venni, a mozgás közbeni anyagleválasztást(drasztikus példa erre a smirgli) és a sebességet is, alacsony sebességeken a súrlódás nem függ v-től, de nagy sebességen a felületeken fellépő melegedés mikrohegedések létrejöttével nagyban megnövelheti a súrlódási erőt. (ezen alapszik a hengeres fémrudak/csövek nagy kerületi sebességgel való megforgatása, majd egymásba préselése folyamán kialakuló erős hegesztés.)

Itt is van Coulomb, és folyadék súrlódás.

Érdekesség, hogy ha a csúszás valamely irányba megindult, akkor attól eltérő irányba forgatni a súrlódási félkúpszöget jóval kisebb erőt igényel mint csúszás nélkül. Jó példa erre, mikor ferde úton halad egy autó, majd a kereke megcsúszik, akkor a jármű oldal irányba a lejtőn is elkezd csúszni. (ezt a régebbi ABS-ek nem vették figyelembe, így elég problémás volt velük télen oldalra dőlt jeges úton haladni, mivel bár az ABS korrigált, és a haladási irányú csúszást megállította a nyomaték visszavétel, a kerék már megcsúszott, és szépen oldalra lecsúszott az útról :) )

gördülési súrlódás: Jóval kisebb, mint a tapadási, vagy csúszási surlódás.

Arra vezethető vissza, hogy a gördülő gömb deformálja a maga alatti anyagot, ezáltal folyamatosan akadályozza saját mozgását, kialakul a golyó előtt egy kis "hupli", amit maga előtt mozgat a gördülő elem.(persze itt is kialakulhat kovalens kötés, vagy mikrohegedés, de mivel az érintkezési felület igen kicsi kevesebb mint 1mm^2, főként a deformációból adódó súrlódás a mérvadó)

Szóval összefoglalva, a probléma jó pár egymástól független részből tevődik össze, és azért tanítják így, mert nem lehet egy teljes tudományágat belerakni egy ált/közép iskolás fejébe. Fölösleges is lenne. Annak oka hogy egyáltalán kialakult ilyen tudomány, az hogy szinte minden modern gép tartalmaz csúszó gördülő elemeket, amiket optimalizálni kell.

Persze amit itt leírtam az csak egy kis szegmense az egész képnek.

Baleys