In inverno, perché la strada vicino alla stazione degli autobus in alcune città diventa grigio scuro dopo una forte nevicata? Si scopre che è stato sparso uno strato sottile di cenere.

L'effetto della cenere è evidente. Senza di essa, sarebbe difficile per un'auto in movimento fermarsi; senza di essa, sarebbe difficile per un'auto ferma avviarsi. Perché la cenere ha questo effetto?

Trova una pallina di vetro o una pallina di metallo e usa un libro con copertina rigida o una tavola dura liscia (come un blocchetto per scrivere) per costruire un piano inclinato. Posiziona delicatamente la pallina piccola in cima al piano inclinato. La palla rotolerà automaticamente verso il basso e rotolerà sul tavolo liscio per un po 'prima di fermarsi. Ora stendi un panno ruvido sotto il piano inclinato e fai di nuovo l'esperimento. Quindi la palla non rotolerà molto lontano prima di fermarsi. Questo esperimento mostra che la grandezza dell'attrito tra due oggetti è correlata alla liscezza della superficie di contatto: la superficie è liscia e l'attrito è spesso minore; la superficie è ruvida e l'attrito è maggiore. Nei luoghi in cui abbiamo bisogno di aumentare l'attrito, dovremmo rendere la superficie ruvida. La cenere sulla neve sta facendo proprio questo. Gli schemi irregolari su pneumatici e suole fanno lo stesso. Il vetro smerigliato sulla lavagna viene utilizzato perché la sua superficie è irregolare, il che gli conferisce una certa frizione. Le persone possono scrivere su di esso e lasciare segni di gesso. Allo stesso modo, nei luoghi in cui non abbiamo bisogno di attrito, vogliamo sempre rendere la superficie degli oggetti liscia.

Possiamo fare un altro esperimento sull'attrito.
Trova un filo di ferro sottile e un pezzo di ghiaccio. Fissa il blocco di ghiaccio e tira il filo di ferro avanti e indietro sul ghiaccio come una sega. Dopo un po', il filo di ferro taglia un'estremità del blocco di ghiaccio ed esce dall'altra estremità.

Perché il filo di ferro può tagliare il blocco di ghiaccio senza denti? Si scopre che l'attrito tra il filo di ferro e il ghiaccio gioca un ruolo importante qui. Il calore generato dall'attrito scioglie il blocco di ghiaccio in acqua al taglio, quindi il filo di ferro può muoversi lentamente nel blocco di ghiaccio.

L'attrito ha dato un grande contributo alla storia umana. Il Peking Man di 500.000 anni fa aveva già imparato a usare il fuoco. A quel tempo, il fuoco veniva preso dalla foresta. Il fulmine colpì gli alberi secchi nella foresta, provocando un incendio. Tuttavia, questa opportunità non è comune. Per conservare il fuoco, i primitivi dovevano mandare persone a sorvegliare il fuoco e aggiungere costantemente legna al fuoco. In seguito, dopo molti studi, sono state inventate le tecniche di forare il legno per ottenere il fuoco e di colpire le pietre per ottenere il fuoco.

L'uomo ha inventato il metodo per ottenere il fuoco ed è entrato in una nuova era. Anche ai giorni nostri, la testa dell'accendino deve essere strofinata per generare calore e accendersi, e l'accendino deve essere strofinato contro la pietra focaia per produrre scintille e accendersi. Stiamo ancora applicando il principio di perforare il legno per ottenere il fuoco.

Il principio di attrito può tagliare non solo i cubetti di ghiaccio, ma anche vari oggetti duri. L'alta temperatura generata dall'attrito può sciogliere o ammorbidire la parte di attrito fino a tagliarla. Questo principio viene utilizzato in ingegneria e nell'esercito.

Alcune fabbriche hanno installato una lama circolare senza denti per tagliare l'acciaio. Questa lama circolare non ha solo denti, ma è anche realizzata in acciaio laminato relativamente morbido. Ha una vasca dell'acqua sottostante (a volte è possibile installare un tubo dell'acqua su un lato della lamiera di alluminio per spruzzare automaticamente acqua sulla lama). Quando si taglia l'acciaio, la lama ruota a una velocità molto elevata. Un pezzo di acciaio lungo 44 cm e spesso 8 mm può essere segato in 2 minuti.

Potreste chiedere, la lama e il pezzo in lavorazione sono in forte attrito e la lama diventerà anche morbida a causa del calore. Cosa devo fare? C'è un modo! Usare l'acqua per raffreddare la lama. L'acqua corrente porterà via il calore sulla lama in qualsiasi momento, in modo che la temperatura della lama non sarà troppo alta e quindi non diventerà morbida. Ma l'acciaio non ha condizioni di raffreddamento, quindi la sega senza denti può "tagliare l'acciaio come il fango". Il pezzo in lavorazione è immobile e la lama ruota, che è una caratteristica importante della sega senza denti. Quando la lama e il pezzo in lavorazione sono in attrito, oltre alla generazione di calore, le due parti di contatto dovrebbero anche rompersi o torcersi e si verifica l'usura, ma in realtà la lama si consuma molto lentamente. Questo perché la lama ruota e i suoi punti di contatto con il pezzo in lavorazione sono sparsi su tutto il perimetro, mentre i punti di contatto tra il pezzo in lavorazione e la lama sono fissi, quindi il pezzo in lavorazione ha molte più possibilità di usura rispetto alla lama.

Contemporaneamente, è anche perché la lama è una lamiera di acciaio relativamente morbida, che non si rompe facilmente e può essere ripristinata nella sua forma originale dopo la torsione e la deformazione. Il pezzo in lavorazione è generalmente duro e fragile e si consuma facilmente. Questo è il segreto che la lama può 'vincere il forte con il morbido'.

L'attrito non può solo tagliare il metallo, ma anche saldare il metallo. La saldatura di rame e alluminio era un problema in passato e le persone usavano il principio di attrito per generare calore per risolverlo: far muovere il motore rapidamente la parte in rame e poi far premere la parte in alluminio non rotante contro la parte rotante in rame con una forte pressione. La superficie di attrito di rame e alluminio produrrà una temperatura elevata. Sotto l'alta temperatura, le superfici di contatto dei due metalli diventeranno morbide e le molecole metalliche si penetreranno a vicenda e si ricombineranno. Dopo il raffreddamento, i due metalli diventeranno un tutt'uno inscindibile. Il calore di attrito gioca un ruolo importante in questo processo.

Il calore di attrito può portare benefici alle persone, ma in molte situazioni può anche causare problemi alle persone. Ad esempio, l'attrito causerà il surriscaldamento delle macchine e lo spreco di energia e causerà anche l'usura e la deformazione delle parti delle macchine. In questo caso, le persone devono superare quelle forze di attrito dannose e trovare modi per disperdere il calore.
Quando una nave naviga in mare, deve superare l'attrito bagnato tra lo scafo e l'acqua. Tuttavia, anche con l'attrito bagnato, la navigazione della nave non è facile. Un rimorchiatore in acqua sta trainando una chiatta su una superficie d'acqua calma. Il rimorchiatore sta tirando la chiatta con forza, ma la chiatta sembra non volersi muovere e il cavo d'acciaio è teso. Chi sta bloccando la chiatta dall'andare avanti? È solo l'attrito bagnato? Il seguente esperimento può aiutarci a trovare il motivo.

Prendi un bastoncino e una scatola di fiammiferi, inserisci il bastoncino nella scatola di fiammiferi e accendi un bastoncino di incenso. Tieni la scatola di fiammiferi con una mano e l'incenso acceso con l'altra, posizionando l'incenso davanti alla scatola di fiammiferi. Se non c'è vento nella stanza, il fumo dell'incenso salirà verticalmente. A questo punto, soffi un flusso d'aria verso la scatola di fiammiferi con la bocca e ti sorprendi che il fumo dell'incenso soffi effettivamente nella direzione del flusso d'aria e si disperda verso la parte posteriore della scatola di fiammiferi. Cosa sta succedendo?

Il fumo si disperde verso la parte posteriore della scatola di fiammiferi, indicando che la pressione dell'aria dietro la scatola di fiammiferi è relativamente bassa, quindi l'aria circostante si precipita lì e il fumo si disperde lì. Per spiegarlo in fisica, si forma un vortice dietro la scatola di fiammiferi.

Se soffi con una forza relativamente piccola, la velocità del flusso d'aria è molto piccola e il fumo non si disperderà verso la parte posteriore della scatola di fiammiferi. Solo quando soffi forte si verificherà questo fenomeno. Ciò dimostra anche che una certa velocità del flusso d'aria può formare un vortice.

Il movimento è relativo. Il flusso d'aria che soffia sulla scatola di fiammiferi e la scatola di fiammiferi che si muove nell'aria sono la stessa cosa. Un grande "camion del pane" a forma di scatola quadrata sta guidando veloce nell'aria e si formerà un vortice dietro di esso, facendo volare la polvere.

Quando un oggetto si muove rapidamente, l'aria davanti ad esso non riesce a spostarsi in tempo verso la parte posteriore, causando una regione temporanea di quasi vuoto dietro l'oggetto. Quando questa regione appare, l'aria circostante si affretta a riempirla, formando un vortice.

La pressione dell'aria è bassa nel vortice, quindi per un oggetto in movimento, la pressione davanti è molto maggiore della pressione del vortice nella parte posteriore, proprio come un uomo forte che spinge indietro davanti alla macchina e un bambino piccolo che spinge in avanti nella parte posteriore. Insieme, formano una forza all'indietro, che è legata al vortice. La chiamiamo resistenza al vortice.

In breve, la resistenza di un oggetto in movimento include la resistenza all'attrito e la resistenza al vortice.