הצגת המקור של הדף "איך עובדים אמצעי חיכוך?"

=מאמר בעבודה!=
רובם המכריע של [[אמצעי חיכוך|אמצעי החיכוך]] פועלים על פי עיקרון אחד, שמודגם יפה על ידי [[חבלים|חבל]] המלופף על תוף. הרעיון של אמצעי החיכוך הוא לגרום לחבל להפעיל כוח בניצב לאביזר, וכך ליצור כוח [[חיכוך]]. ככל שהחיכוך גדול יותר, כך נדרש להפעיל פחות כוח בהחזקת החבל. הדרך לעשות זאת היא ליצור "שבירה" של החבל סביב משהו: תוף, [[טבעות|טבעת], עמוד, אמצעי חיכוך.

אותו עיקרון פועל גם לאורכו של חבל המתחכך בסלע.

תזכורת קצרה: כוח החיכוך ניתן על ידי: <math>F_f=\mu F_N</math>. כאשר: <math>\mu</math> נקרא מקדם החיכוך והוא תכונה של שני החמרים של הגופים הבאים במגע, ו <math>F_N</math>, הכוח הנורמלי, הוא הכוח הניצב למישור המגע בין שני הגופים.

כדי להבין את המשך המאמר אין צורך להתעמק בפיתוח המתמטי-פיזיקלי. המאותגרים מתמטית מוזמנים לקחת את הנוסחה הסופית, ולדלג על החישובים.

כדי להבין זאת נסתכל על [[חיכוך|כוח החיכוך]] על אלמנט אורך חבל על תוף:

ניתן לחשב את החיכוך שמפעיל אלמנט אורך על ידי הנוסחה הרגילה:

הכוח הנורמאלי <math>F_N</math> הוא פעמיים הרכיב של המתיחות <math>T</math> בכיוון מרכז התוף, שמסומן <math>T_y</math>. רכיב זה שווה ל:

<math>T_y=Tcos\frac{\alpha}{2}</math>
בתוף מקוטר מסויים ומעלה, אין השפעה לאורך החבל המתחכך בתוף (ולכן אין השפעה לקוטר התוף), אלא לזוית שעובר החבל סביב התוף.

אם נסמן את הזוית ב  <math>\alpha</math>, ואת העומס על החבל ב <math>T_2</math>, נקבל כי הכוח בו צריך למשוך את החבל בצד השני של התוף math>T_1</math> הוא:

<math>T_2=T_1\times e^ \alpha</math>

וכוח החיכוך הוא ההפרש בין המתיחויות בחבל בשני צידי התוף:

<math>F_f=T_2\times(1-e^\alpha)</math>

[[תמונה: capstan1.jpg|eft|200px]]
כשקטע קצר של חבל עובר על חלק של תוף עגול, ניתן לחשב בקלות את החיכוך. נניח שהקטע שנוגע בחבל הוא כלכך קצר, שהוא ישר, בקירוב. נתאר את הכוחות הפועלים עליו:

המתיחות בחבל הקרוב למשקולת, הוא המשקל, לכן: <math>T_2=w</math>. 

המתיחות אחרי התוף קטנה יותר, ומסומנת כאן <math>T_1</math>.

כוח החיכוך, <math>F_f</math>, תלוי בכוח הנורמאלי, <math>F_N</math>. נחשב אותו:
[[תמונה: capstan2.jpg|eft|200px]]
כשהחבל עובר על התוף, המתיחות גדלה ב <math>dT</math> עם שינוי של <math>d\alpha</math> בזווית. נסמן את הכוח הנורמלי שמפעיל אלמנט חבל זה ב<math>dN</math>. 

כוח החיכוך, יהיה <math>F_f=\mu F_N</math>.