Τι είναι η τριβή κύλισης;

Η τριβή κύλισης είναι μια δύναμη αντίστασης που επιβραδύνει την κίνηση μιας σφαίρας, ενός κυλίνδρου ή ενός τροχού που ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή πάνω από μια επίπεδη επιφάνεια. Αυτή η δύναμη είναι σε μεγάλο βαθμό το αποτέλεσμα των υλικών ιδιοτήτων του αντικειμένου και της επιφάνειας με την οποία έρχεται σε επαφή. Παραμορφώσεις ή ανωμαλίες στο αντικείμενο ή την επιφάνεια είναι σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος της τριβής κύλισης, όπως και η περιοχή επαφής μεταξύ των δύο.

Υπάρχουν μικροσκοπικές ανωμαλίες στην επιφάνεια των περισσότερων πραγμάτων ανεξάρτητα από το πόσο λείες μπορεί να φαίνονται. Όταν ένα αντικείμενο σε ηρεμία έρχεται σε επαφή με μια επιφάνεια, αυτές οι ανωμαλίες πιάνουν η μία την άλλη, αντιστέκονται στην κίνηση. Αυτή είναι η στατική τριβή.
Η ποσότητα της δύναμης που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο για να ξεκινήσει η κίνηση πρέπει να είναι επαρκής για να ξεπεραστεί η στατική τριβή. Για να παραμείνει σε κίνηση, ένα αντικείμενο σε κίνηση πρέπει να υπερνικήσει την αντίσταση που προκαλείται από τις ανωμαλίες. Αυτή η αντίσταση είναι η κινητική τριβή.

Όταν τα υλικά που συνθέτουν ένα αντικείμενο και την επιφάνεια είναι και τα δύο σχετικά άκαμπτα, υπάρχει μικρή παραμόρφωση στο σχήμα του αντικειμένου ή ελαστικότητα της επιφάνειας. Στην περίπτωση αυτή, οι πρωταρχικοί παράγοντες που καθορίζουν την τριβή κύλισης είναι η στατική ή κινητική τριβή και η μοριακή τριβή. Η μοριακή τριβή δεν είναι προϊόν επιφανειακών ανωμαλιών αλλά χημικών δεσμών και ηλεκτρικών αλληλεπιδράσεων.

Τα λιγότερο άκαμπτα υλικά ενδέχεται να επιτρέψουν στο αντικείμενο ή την επιφάνεια να παραμορφωθεί σε σχήμα ή ελαστικότητα λόγω της αλληλεπίδρασής τους. Ένα αντικείμενο όπως ένα ελαστικό ή μια μπάλα μπάσκετ μπορεί να παραμορφωθεί καθώς κυλάει. Η αλλαγή στο σχήμα ενός μαλακού αντικειμένου που κινείται πάνω από μια σκληρή επιφάνεια αυξάνει την περιοχή επαφής του αντικειμένου με την επιφάνεια. Η κινητική τριβή αυξάνεται και το μέγεθος της τριβής κύλισης αυξάνεται επίσης.

Εάν η επιφάνεια πάνω στην οποία ταξιδεύει ένα αντικείμενο είναι μαλακή ή ελαστική, το αντικείμενο θα βυθιστεί στην επιφάνεια και θα πρέπει να περάσει με δύναμη. Αυτό είναι γνωστό ως το φαινόμενο του οργώματος και είναι το κύριο συστατικό της τριβής κύλισης σε αυτήν την περίπτωση. Η δύναμη αντίστασης δεν κατανέμεται ομοιόμορφα στην περιοχή επαφής με το αντικείμενο. Η παραμόρφωση της επιφάνειας είναι μεγαλύτερη προς την κατεύθυνση της κίνησης του αντικειμένου. Αυτό, στην πραγματικότητα, αυξάνει τη στατική τριβή και συνεπώς την τριβή κύλισης.

Εάν και το αντικείμενο και η επιφάνεια είναι ελαστικά, η αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο είναι σχετική και μπορεί να τροποποιηθεί για ένα επιθυμητό αποτέλεσμα. Η παραμόρφωση του σχήματος ενός αντικειμένου μπορεί να κάνει την ελαστικότητα της επιφάνειας πιο διαχειρίσιμη. Συχνά είναι ευκολότερο να οδηγήσετε ένα αυτοκίνητο μέσα από μαλακό χώμα, για παράδειγμα, εάν τα ελαστικά του αυτοκινήτου είναι λιγότερο από πλήρως φουσκωμένα.