Kodėl riedlentė rieda taip sklandžiai?
Trumpas atsakymas: Riedlentė rieda sklandžiai, nes jos ratukai ir guoliai leidžia lentai judėti beveik be trinties. Apvalūs ratukai kietą slydimo trintį paverčia švelniu riedėjimo pasipriešinimu, todėl ji lengvai rieda.
Trumpas paaiškinimas
Kai stumiate riedlentę, lenta ir ratukai juda į priekį. Ratukai sukasi, o ne slysta žeme. Sukant lentą, sumažėja stipri slydimo trintis, kuri greitai sulėtintų lentą.
Maži metaliniai rutuliukai rato viduje, vadinami guoliais, leidžia ratukui laisvai suktis ant ašies. Geri guoliai ir kieti, apvalūs ratukai sumažina trintį rato viduje ir į žemę. Lygus paviršius ir tvirti ratukai padeda dar labiau.
Mažesnė trintis reiškia, kad riedlentė ilgiau išlaiko greitį ir jaučiasi sklandžiai važiuodama ar stumdama šaligatviu ar rampa.
Ką sako fizika
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio/dėsnio pavadinimas: Riedėjimo pasipriešinimas (trinties forma) ir Niutono judėjimo dėsniai, plius energijos tvermės dėsnis.
Riedėjimo pasipriešinimas yra sumažėjusi jėga, priešinantis judėjimui, kai apvalus objektas rieda, o ne slysta. Kai ratas rieda, didžioji dalis sąlyčio išlieka tame pačiame rato ir žemės taške, todėl tarp paviršių slystama daug mažiau. Vis tiek prarandama dalis energijos, nes ratas ir žemė kiekvieną kartą susilietę šiek tiek deformuojasi; šie nuostoliai pasireiškia kaip riedėjimo pasipriešinimas ir šiluma.
Riedlentės ratų viduje esantys rutuliniai guoliai juda tarp rato ir ašies. Jie leidžia ratui suktis su daug mažesne vidine trinties jėga, todėl didesnė jūsų stūmimo dalis tampa judėjimu į priekį, o ne šiluma . Rato dydis, kietumas ir forma bei žemės lygumas taip pat keičia lentos riedėjimo lengvumą; minkštesni ratai labiau deformuojasi ir sukuria didesnį riedėjimo pasipriešinimą, o kietesni ratai paprastai rieda lengviau .
Kaip mes tai žinome: Fizikai ir inžinieriai laboratorijose ir lauko bandymuose matuoja jėgas, greičius ir energijos nuostolius, kai ratai rieda paviršiais. Paprasti eksperimentai, lyginantys slystančius ir riedančius objektus bei ratus su guoliais ir be jų, rodo tą patį poveikį.
Pastebėk aplink
- Riedlentės ir ilgosios riedlentės
- Riedučiai ir vienos linijos riedučiai
- Lagaminai ir maisto prekių vežimėliai su ratukais
- Dviračiai ir paspirtukai
- Bėgiais riedantys traukinio ratai (labai mažas riedėjimo pasipriešinimas ant plieninių bėgių)
Išbandymas
Pavadinimas: Ratai ir tempimas
Sauga: atlikite eksperimentą tuščioje vietoje, kad riedlentė ar žaislas neatsitrenktų į žmones ir neišdaužtų langų.
Priemonės
- žaislinis automobilis arba maža riedlentė
- lygios grindys arba rampa
- sunkus blokas arba žaislas tempimui
- chronometras (arba telefono laikmatis)
Žingsniai
- Padėkite žaislinį automobilį arba riedlentę ant mažos rampos viršaus ir paleiskite jį nestumdami; išmatuokite, kiek laiko užtrunka pasiekti dugną.
- Pakartokite dar du kartus ir užrašykite laikus, tada apskaičiuokite jų vidurkį.
- Dabar vilkite tą patį objektą rampa žemyn, kad jis slystų nesisukdamas; išmatuokite laiką du ar tris kartus ir apskaičiuokite vidurkį.
- Palyginkite riedėjimo ir slydimo laikus. Ką tai rodo: riedantys objektai pasiekia dugną greičiau ir praranda mažiau energijos dėl trinties nei slystantys objektai.
Žodžiai, kuriuos verta žinoti
- Trintis: jėga, kuri priešinasi judėjimui, kai du paviršiai trinasi vienas į kitą.
- Riedėjimo pasipriešinimas: papildomas pasipriešinimas, kurį jaučia riedantis ratas, daugiausia dėl rato ir žemės deformacijos.
- Guolis: mažos dalys (dažnai rutuliukai arba ritinėliai), leidžiančios ratui sklandžiai suktis ant ašies.
- Ašis: strypas, laikantis ratą ir leidžiantis jam suktis.
- Inercija: objekto polinkis judėti arba nejudėti, nebent jį veikia jėga.
Dažni klausimai
Kodėl riedlentės po kurio laiko sulėtėja?
Trintis ir oro pasipriešinimas lėtai atima energiją iš riedlentės ir paverčia ją šiluma, todėl ji praranda greitį.
Ar didesni ratai rieda geriau?
Didesni ratai gali lengviau riedėti per nelygumus ir geriau išlaikyti greitį, tačiau jie taip pat pakeičia lentos pojūtį.
Ar guoliai gali susidėvėti?
Taip – purvas, rūdys ir nusidėvėjimas sumažina guolių sklandumą ir padidina trintį.
Ar riedlentė amžinai riedės lygiu paviršiumi?
Ne. Net ir ant lygaus paviršiaus ji lėtėja dėl riedėjimo pasipriešinimo ir oro pasipriešinimo, kol sustoja.