Berze

Berze ir parādības, kas saistītas ar berzes spēku darbību, tie darbojas pretēji kustības virzienam situācijā, kad viens ķermenis tiek vilkts gar otru. Berzes spēks ir disipatīvs (nekonservatīvs) spēks.

Berzes spēks ir vienāds ar reakcijas spēka reizinājumu ar berzes koeficientu.

Berze ir sastopama daudzās ikdienas situācijās, cilvēks attīstoties ir iemācījies pielietot berzes īpašības, piemēram, automobiļu riepu saķere ar ceļa virsmu ir atkarīga no berzes, kas rodas starp automobiļa riepām un ceļa segumu. Šajā gadījumā jo lielāka berze, jo stabilāka ir mašīna tās vadīšanas laikā.

Berzi izraisa saskarē esošo virsmu mikronelīdzenumi, kā arī molekulārie mijiedarbības spēki.

Berzes veidi

Berzi iedala pēc vairākām pazīmēm. Pēc tā, vai berze pastāv starp diviem ķermeņiem vai vienā ķermenī, izšķir ārējo berzi un iekšējo berzi. Iekšējā berze pastāv visu agregātstāvokļu vielās, šķidrumu un gāzu iekšējo berzi sauc par viskozitāte. Parasti ar vispārīgo jēdzienu "berze" (tas ir, bez precizējuma: ārējā vai iekšējā) saprot ārējo berzi.

Diegramma sausajai berzei: $x$ ass - pieliktais spēks un $y$ ass- berzes spēks. Statiskās berzes gadījumā, pieliktais spēks ir tik pat liels cik pieliktais spēks. Maksimālā miera berze ir $F_{b}=\mu _{miera}F_{n}$, pēc kuras iestājas kustības berze, kas ir mazāka un tuvināti paliek konstanta$F_{b}=\mu _{kin}F_{n}$.

Pēc tā, vai ķermeņi pārvietojas, izšķir dinamisko jeb kustības berzi un statisko jeb miera berzi. Dinamiskās berzes spēks, kas darbojas uz ķermeni, vērsts pretēji ātrumam, ar kādu šis ķermenis kustas attiecībā pret otru ķermeni. Statiskās berzes spēks ir vērsts pretēji ķermenim pieliktajam ārējam spēkam, kas paralēls tā saskares virsmai ar otru ķermeni. Miera berze ir tad, kad ķermenim ir jāpārvar berzes spēks, lai tas sāktu kustēties, piemēram, sākot stumt kādu priekšmetu pa kāda cita ķermeņa virsmu.

Kustības berzi sīkāk iedala slīdes un rites berzē.

Slīdes berze

Slīdes berze rodas tad, kad viens ķermenis slīd pa otru. Šādu berzi var novērot, piemēram, slidojot, kad slidu asmeņi slīd pa ledus virsmu, šai piemērā berze tiek maksimāli samazināta, šī iemesla dēļ notiek slīdēšana. Slīdes berzi sauc par sauso berzi, ja starp ķermeņu saskares virsmām nav citas vielas, savukārt, par slapjo berzi sauc slīdes berzi, kas notiek, ja starp ķermeņu saskarvirsmām ir šķidruma slānis vai ja viens no ķermeņiem ir šķidrs. Slīdes berzes spēks $F_{b}$ ir proporcionāls normālspiediena spēkam $F_{n}$, kas darbojas uz ķermeņu saskarsmes virsmām:

$F_{b}=\mu F_{n}$,

Miera berze pretojas smaguma spēkam uz slīpas plaknes.

kur $\mu$ ir slīdes berzes koeficients.

Lai ķermeni izkustinātu no miera stāvokļa, tam jāpieliek spēks

$F>F_{b0}$, $F_{b0}=\mu _{0}F_{n}$,

kur $\mu _{0}$ ir miera (statiskās) slīdes berzes koeficients.

Parasti berzes spēks nav atkarīgs no ķermeņu saskarvirsmas laukuma. Ja pieņem, ka saskarvirsma ir pilnīgi gluda un tīra, tad molekulu savstarpējās pievilkšanās dēļ starp ķermeņiem rodas saskarvirsmai perpendikulārs papildspēks $F_{m}$ un tad

$F_{b}=\mu (F_{n}+F_{m})$.

Tabula

Katram priekšmetu pārim ir savs berzes koeficients. Ja priekšmets ir pilnīgi gluds, tad, slidinot tikpat gludu priekšmetu pa tā slīdvirsmu, berze gandrīz nerodas un priekšmeta ātrums praktiski nesamazinās.

Elementu pāris	Miera berzes koeficients, $\mu _{miera}$	Kinētiskās berzes koeficients, $\mu _{kin}$
Gumija-sauss betons	1	0,7
Gumija-slapjš betons	0,5-0,7	0,3-0,5
Koks-koks	0,5	0,3
Koks-metāls	0,5	0,3
Dzelzs-dzelzs(sauss)	0,6	0,3
Dzelzs-dzelzs(ieļļots)	0,05	0,03
Zole-ledus	0,1	0,05
Dzelzs-ledus	0,4	0,02

Gultnis

Rites berze

Rites berze pastāv, vienam ķermenim ripojot pa kādu citu ķermeni. To var novērot, piemēram, gultņos. Rites berzi rada virsmas nelīdzenumi un tās deformēšanās; ja virsmas ir cietas un gludas, rites berzes spēks ir mazs. Rites berzes spēka moments ir proporcionāls normālspiediena spēkam:

$M_{b}=\mu _{r}F_{n}$,

kur $\mu _{r}$ ir rites berzes koeficients.

Lai radītu spēka momentu, ritošā ķermeņa asij jāpieliek spēks

$F_{b}={\frac {M_{b}}{R}}$,

kur $R$ ir ķermeņa rādiuss. Tādējādi

$F_{b}={\frac {\mu _{r}F_{n}}{R}}$.

Siltuma izdalīšanās berzes procesā

Koka nūjiņu var virpināt ar rokām, vai, piemēram, aptīt to ap kurpju šņori, kura ir cieši nostiepta lokveida zaram, un šurp turp vilkt lokveida zaru.

Berzes procesi rada siltumu, kuru var izmantot, lai iegūtu uguni. To var izdarīt ar vairākām elementārām sentēvu metodēm, viena no tām ir paņemt praula klucīti, novietot to stabili, lai tas nekustētos, un ar sausu koka nūjiņas galu virpināt pa šo klucīti. Ātrāk virpinot, radīsies lielāks siltuma daudzums, un, sasniedzot kādu temperatūru, berzēšanas vieta uzliesmo.

Berzes samazināšana

Visur, kur berze nav nepieciešama, to cenšas samazināt. To var panākt, piemēram, ieziežot vai ieeļļojot, berzē esošās virsmas, tādējādi pārtraucot berzi starp ķermeņiem un atstājot berzi starp ziežvielas dažādiem slāņiem (viskozitāte). Var arī pāriet no slīdes berzes uz rites berzi (piemēram, izmantojot gultņus), vai arī izvēloties piemērotus materiālus, kuriem ir mazāka savstarpējā berze. Taču uz mīkstas virsmas (par piemēru — mīksta grunts) rites berzes spēks var būt lielāks par slīdes berzes spēku.

Skatīt arī

• Berzes koeficients
• Stoksa likums