26. janúar 1997 | Sunnudagsblað | 760 orð

TÆKNI/Hverslags fyrirbæri er núningur? Núningur

TÆKNI/Hverslags fyrirbæri er núningur? Núningur NÚNINGUR er eitt þeirra fyrirbrigða sem við komumst ekki af án en hugsum ekki út í. Við höfum í einu gagn af honum og erum að berjast við hann.

TÆKNI/Hverslags fyrirbæri er núningur? Núningur

NÚNINGUR er eitt þeirra fyrirbrigða sem við komumst ekki af án en hugsum ekki út í. Við höfum í einu gagn af honum og erum að berjast við hann. Verulegur hluti af kostnaði við samgöngur fer í að yfirvinna núning. Hinsvegar kemst ekkert farartæki manna nema eldflaugar áfram nema fyrir tilverknað hans.

úningurinn er ákaflega mikilvægt fyrirbæri innan eðlisfræðinnar og afar flókið fyrirbrigði ef á að skilja hann út frá grundvallarlögmálum eðlisfræðinnar. Hann tilheyrir flokki ferla sem sem nefna mætti á lélegu nýyrðamáli ógagnvirk (e. irreversible). Hvenær sem orka hluta af dagsdaglegri stærð (hreyfiorka t.d.) ummyndast í varma, getur atburðurinn ekki gerst í öfugri tímaröð. Ógagnvirkir atburðir ná þó yfir fleira en varmamyndun. Það er t.d. hægt að hræra rjómann saman við kaffið, en ekki kaffið og rjómann í sundur. Samt eru þau meginlögmál sem stjórna eðlisfræðilegum atburðum eins, hvað varðar viðsnúning tímans. Hver atburður sem gerist ætti rétt eins að geta gerst í öfugri röð. Þetta sýnir sig í að margir atburðir (t.d. boltakast) orka eðlilega á áhorfandann, sé kvikmynd af þeim leikin aftur á bak. Við þurfum að fara út fyrir það svið sem stranglega heyrir til eðlisfræði til að skýra þá mótsögn sem virðist fyrir hendi, þ.e. yfir í nútíma upplýsingafræði, um það hvernig við söfnum og geymum upplýsingar.

Núningur skiptist í margskonar allólík svið, sem eiga það sameiginlegt eitt að vélræn orka breytist í varma. Þau svið sem við höfum helst af að segja daglega eru: Núningur fasts efnis við fast efni, núningur fastra hluta við vökva eða loft og núningur hjóls á föstu undirlagi. Núningur fasts efnis við fast undirlag (kubbur á borði) byggist að mestu leyti á öðru en kennt er í íslenska skólakerfinu. Hann er talinn stafa af ójöfnum á yfirborði efnanna, þannig að bólur annars efnisins rekist inn í holur hins, og krafturinn við innbyrðis hreyfingu myndist af að ójöfnur heflist af. Þetta er ekki nema lítill hluti skýringarinnar. Árið 1950 birtu F.D. Bowden og B. Tabor niðurstöður er sýndu að meginframlag til núnings stafaði af viðloðun. Snerting efnanna veldur því að raftengikraftar orka á milli frumeinda þeirra, og það kostar kraft að rjúfa þau bönd. Hin "sígilda" skýring er kennd er að mestu enn þann dag í dag en snýst aðeins um h.u.b einn tíunada af heildarnúningnum.

Sá núningur sem skiptir máli í vetraríþróttum er fast efni á snjó eða ís. Gott skíða- og skautafæri byggist að verulegu leyti á þunnu vökvalagi er myndast á milli skíðis og snævar, skauta og íss. Því eru skíði úr tré eða plasti, að það leiðir verr í burt varmann frá núningnum, og vatnshimnan myndast því fremur. Þetta skýrir auðveldlega að færið sé betra nærri frostmarki en í kaldara veðri.

Núningurinn sem við eyðum tugþúsundum króna á ári í að yfirvinna er núningur hjóls á undirlagi og einkum núningur stinns hlutar (bíls) í lofti. Þar sem núningur veltandi hlutar er nokkuð óháður hraða, en loftnúningur á bílinn fjórfaldast við tvöföldun hraða, er það sá síðarnefndi sem skiptir öllu máli á vanalegum hraða úti á vegum. Dekkið framan við miðju snertiflatar (sjá mynd) verður fyrir meiri krafti en hluti þess aftan hans, sem er að lyftast upp af veginum. Þetta er vegna eftirverkunar fjaðurkrafta (e. hysteresis), bæði í hjólbarða og veginum undir. Gormur sem hefur verið styttur með að ýta honum saman gefur frá sér meiri kraft á innleið en á útleið, er verið er að gefa eftir. Þetta mætti kalla innri núning á íslensku. Auðvelt er að sýna að það leiðir til orkutaps, þ.e. varmamyndunar. Afar lítið er hægt að gera til að yfirvinna þá þröskulda sem eðlisfræðin setur okkur ef spara á orku í bílakstri, nema að minnka hraðann. Því eru einnig takmörk sett. Radíalhjólbarðar hafa dregið úr núningi hjóla, og hann minnkar með auknum þrýstingi í börðunum. Slíkt leiðir til lélegra veggrips. Óráðlegt er að auka barðaþrýsting meir en gert hefur verið. Straumlínulag bíla er ekki hægt að gera öllu betur nema það komi niður á þægindum notandans, en slíkt myndi minnka seinni liðinn A í jöfnunni um núningsviðnám bíla: F = f + 0,5 CD v2, þar sem f er hjólanúningurinn, eða það sem þarf til að ýta bílnum áfram á jöfnum hægum hraða, og er á litlum bíl á hörðum hjólbörðum á góðu undirlagi um það bil þungi 20 kílóa. CD er loftviðnámsstuðull sem er um hálfur fyrir lítinn fólksbíl og v er hraðinn í m/s.

Egil

Egilsson

KRAFTUR undirlags á veltandi hjól. a) hart hjól á linu undirlagi. b) lint hjól á hörðum vegi. Í báðum tilfellum er heildarkrafturinn gegn akstursstefnunni.

Aðgangsupplýsingar

Notandi:Þú ert ekki innskráð(ur).
Greinin: Þessi grein er ókeypis þar sem hún er eldri en þriggja ára.
Morgunblaðið - fyrsta forsíðan

Morgunblaðið hjá Landsbókasafni

Á vefnum timarit.is er að finna stafrænt safn Landsbókasafns yfir helstu dagblöð og tímarit landsins. Þetta er eina leiðin til að leita að efni úr Morgunblaðinu frá því fyrir 1986.