This website works best with JavaScript enabled
Джельсомино

Почему скрипит дверь?Сколько тысячелетий дверь служит человеку, столько она и скрипит. И никогда это свойство не относилось к числу добродетелей. А почему все-таки она скрипит? За этим вопросом кроется много интересного из различных сфер деятельности человеческой, начиная от возвышенной скрипичной и виолончельной музыки и кончая спортивными успехами наших лыжни. ков-олимпийцев. И захотелось поговорить на эту тему.

Действительно, когда же мы слышим скрип? Не только дверной, а вообще любой скрип. Ответ очевиден. Когда две детали трутся одна о другую. Но всегда ли будет скрип? Или только в особых случаях? А если особых, то каких?

Силы трения... А в механике, заметим, мы обычно предпочитаем анализ всех явлений сводить к законам взаимодействия сил, поскольку чувствуем их своим мускульным восприятием, и они нам по этой причине становятся как-то ближе и понятнее, чем, скажем, понятие энтропии. Силы трения зависят от физического и химического строения трущихся предметов, от состояния поверхностей в месте контакта и от наличия различных веществ, сему сопутствующих (смазка, пыль, песок или еще нечто подобное). Но перечисленным определяется не только величина сил трения, но и так называемая характеристика трения. Это есть зависимость силы трения от относительной скорости передвижения трущихся деталей. Если сила трения со скоростью возрастает, то такую характеристику мы называем возрастающей. В противном случае она называется падающей. Если наложить на трущиеся поверхности смазку или иную субстанцию, меняется не только значение силы трения, но меняется и вид характеристики. Вместо возрастающей она может стать падающей и наоборот. А от этого зависит многое.

Рассмотрим сначала механику колебаний скрипичной струны. Почему поет скрипка? На первый взгляд кажется, о каких колебаниях может идти речь, если к скрипичной струне вплотную приложен посторонний предмет – смычок. Положите какой-нибудь предмет на вибрирующую гитарную струну. Звук сразу заглохнет. Опытный гитарист порой, когда это нужно, так и поступает. А у скрипки?

Пусть, например, смычок движется направо. Соответственно в меру возникающей силы трения струна оттягивается вправо. Затем между смычком и струной начинается проскальзывание. При возрастающей характеристике проскальзывание приведет к некоторому увеличению силы трения и дополнительному отклонению струны. Установится равновесие между силой трения и упругими силами натянутой струны, стремящимися вернуть ее к исходному положению равновесия. Колебания струны не возникают.

При падающей характеристике дело выглядит иначе. При проскальзывании сила трения уменьшится, и струна начнет двигаться в обратном направлении, то есть к исходному состоянию. Скорость между трущимися поверхностями увеличится, сила трения еще упадет, и струна, стремительно двигаясь обратно, по инерции проскочит через свое исходное состояние и станет отклоняться влево. Наконец, скорость движения уменьшится до нуля, и от крайнего левого положения струна снова начнет двигаться вправо. Теперь скорости струны и смычка выровняются, сила трения возрастет, и смычок снова оттянет струну вправо. Далее последует новый срыв, и установятся так называемые автоколебания. Струна будет колебаться, а мы услышим ее пение, которым умелому мастеру остается воспользоваться, чтобы звучала тема и создавался бы художественный образ. Но это уже из области искусства... А механику ясно; чтобы скрипка играла, характеристика трения должна быть падающей. Натереть чем-то другим, непотребным, значит загубить если не смычок, то предстоящий концерт во всяком случае.

Сколько раз в далеком детстве, когда мама не пускала гулять, доводилось нам стоять у запотевшего окна, смотреть, как во дворе играют ребята, и водить пальцем по мокрому стеклу, извлекая из него скрипучие звуки. Трение мокрого пальца по стеклу имеет падающую характеристику. Сухой палец дает возрастающую характеристику, и скрипа не возникает.

Возвращаясь к скрипящей двери, также можно сказать, что если трение в петлях имеет падающую характеристику, дверь скрипит. Хорошее средство, известно спокон веку, - смазать петли. Не только уменьшается сила трения – характеристика становится возрастающей. В прежние времена, когда нефтепродукты были в диковинку, пользовались дегтем, а нерадивого хозяина узнавали издалека по скрипу несмазанных колес его телеги. Сейчас дома в квартире тоже не всегда найдется солидол. Удобно, чтобы дверь не скрипела, положить под петлю кусочек графитного стержня из карандаша. Дверь своим весом раздавит графит, и по его чешуйкам, как по маслу, заскользит металл, и характеристика станет возрастающей.

Автомобилистам знаком писк ремня вентилятора. В этом писке нет ничего угрожающего, но он неприятен и создает, кроме того, фон, на котором становятся неслышными звуковые изменения в работе двигателя. Откуда этот писк? Это просто. Под капот попала пыль или мелкий песок особой структуры, создавшие на шкивах трение с падающей характеристикой. Средство борьбы элементарно простое. Надо под ремень пустить одну, максимум две капли тормозной жидкости, Трение не уменьшится (его надо сохранить), а характеристика вместо падающей станет возрастающей. Писк исчезнет.

Бывает, время от времени начинают скрипеть тормозные колодки. Даже при слабом торможении слышен визг колодок. Значит, под колодки когда-то попала пыль, причем такого сорта, что характеристика трения стала неблагоприятной, Водитель в подобных случаях ищет лужу, чтобы поглубже, и проезжает по ней несколько раз. Пыль под колодками смывается, а когда они просохнут, тормоза будут исправно работать, и писк прекратится.

Конечно, борьба с неприятностями подобного рода не требует особой квалификации. Все, казалось бы, просто. Но есть одна сфера человеческой деятельности, когда подбор характеристики трения становится важной и главной задачей и ее решение достигается кропотливым подбором рецептур. Это лыжные мази.

Что требуется от характеристики трения у беговых лыж? Как «попасть в мазь»? Необходимо максимальное трение покоя, чтобы получился толчок, чтобы не было отдачи, и необходимо минимальное трение скольжения, чтобы после толчка быстро скользить по лыжне. Этим условиям и должна удовлетворять лыжная мазь. Как известно, для каждого вида снегового покрова и для каждой температуры подходит своя определенная мазь. Какая? В этом вся загадка! А ее прелесть в непредсказуемости. Опыт, чутье, интуиция, Волнующее ожидание... Как при спортивной рыбной ловле. Экскурс в область возрастающих и падающих характеристик можно было бы закончить. Но хочется отметить, что автоколебания с помощью сил трения можно вызвать и другим способом: поставить силу трения в зависимость не от скорости; а от перемещения. Например, на две вращающиеся в противоположные стороны барабана положена доска. Силы трения направлены друг против друга и равны по величине. Казалось бы, доске лежать да и лежать на этих барабанах. Но... Стоит доске чуть сдвинуться, например, вправо, сила трения справа увеличится, а слева – уменьшится. Разность сил станет сдвигать доску назад, чтобы ее центр тяжести оказался между барабанами. Доска набирает скорость, по инерции проходит среднее положение, снова возникают неуравновешенность сил трения и незатухающие колебания доски на двух барабанах. Тот, кто видел подобный опыт, может засвидетельствовать, что зрелище это весьма любопытно. Если барабаны (оба) заставить вращаться в обратную сторону, то доска наверху держаться вообще не будет. Она сразу же вылетит либо вправо, либо влево. Так что "прямое" и "обратное" в подобных системах имеют разные свойства.

Очень показателен в этом смысле следующий опыт, вы берете палку (какая есть под руками), кладете ее на пальцы левой и правой рук и начинаете сдвигать руки. Легко увидеть, да и доказать, что пальцы сойдутся под центром тяжести палки. Всегда! Попробуйте обратное. Раздвигайте руки, одна опора останется неподвижной, вторая будет скользить. Прямое не повторяет обратного, обратное не подражает прямому.

Разговор на эту тему можно было бы продолжить и дальше, но пора остановиться. Мы вынужденно останавливаемся на пороге того царства механики, где владычествуют законы автоколебаний, регулирования и устойчивости процессов и регулирования систем. Здесь следовало бы говорить уже о самолетном флаттере, о шимми управляемых колес автомобиля и, наконец, что наиболее злободневно, устойчивости автономных систем баллистических ракет, ракетоносителей и космических аппаратов.

Вот как далеко увел нас в размышлениях заурядный скрип дверных петель.

Подпишитесь на наши новости. Будьте в курсе событий!

Отделение на Ходынке

Телефон: +7 926 842-33-66
Адрес: г. Москва, проезд Березовой Рощи, д. 8

Отделение на Полежаевской

Телефон: +7 926 842-33-55
Адрес: г. Москва, ул. Зорге, д. 6 корп. 3

#fc3424 #5835a1 #1975f2 #2fc86b #f_syc9 #eef77 #020614063440