Номер 4.23, страница 13 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 4. Взаимодействие молекул. Смачивание и капиллярность. Глава 1. Начальные сведения о физических понятиях - номер 4.23, страница 13.

4.23 [н] Почему для смазки скрипящей дверной петли достаточно всего нескольких капель машинного масла?

4.23 [н]

Решение

Скрип дверной петли возникает из-за силы трения скольжения между её металлическими частями. Это так называемое «сухое» трение, которое часто бывает прерывистым и скачкообразным, что порождает звуковые колебания, которые мы воспринимаем как скрип.

Чтобы устранить скрип, необходимо значительно уменьшить силу трения. Это достигается путем введения смазки, например, машинного масла, между трущимися поверхностями. Смазка заменяет сухое трение между твердыми телами на гораздо меньшее по величине жидкостное (вязкое) трение.

Эффективность всего нескольких капель масла для смазки всей петли объясняется двумя ключевыми физическими явлениями:

1. Смачивание. Машинное масло хорошо смачивает металлические поверхности. Это означает, что силы притяжения между молекулами масла и молекулами металла (силы адгезии) оказываются сильнее, чем силы притяжения между молекулами самого масла (силы когезии). В результате масло не остается в виде компактной капли, а самопроизвольно растекается по поверхности металла, стремясь покрыть как можно большую площадь тонкой пленкой.

2. Капиллярный эффект. Зазоры между стержнем и втулкой дверной петли очень малы, они образуют систему узких каналов, подобных капиллярам. Благодаря явлению смачивания и действию сил поверхностного натяжения, масло втягивается в эти узкие зазоры. Капиллярные силы способны доставить жидкость по всей площади соприкосновения деталей, даже перемещая ее вверх против силы тяжести.

Таким образом, благодаря сочетанию хорошей смачиваемости и капиллярного эффекта, даже небольшое количество масла быстро и равномерно распределяется по всей внутренней трущейся поверхности петли, создавая сплошную смазочную плёнку, которая разделяет металлические детали и устраняет скрип.

Ответ: Нескольких капель машинного масла достаточно, потому что благодаря хорошей смачивающей способности и капиллярному эффекту масло самостоятельно растекается тонкой плёнкой по металлическим поверхностям и втягивается в узкие зазоры петли, покрывая всю площадь трущихся деталей. Это заменяет высокое сухое трение на низкое жидкостное трение, что и устраняет скрип.