Rozdiel medzi prídržnou silou a šmykovou silou

Alebo: Prečo môj magnet na stene neudrží plné zaťaženie?

Maximálna sila, ktorou možno zaťažiť magnet na konkrétnom prídržnom podklade, sa výrazne líši podľa smeru pôsobenia sily.

Nami uvedená maximálna prídržná sila platí pre zaťažovaciu silu pôsobiacu kolmo na kontaktnú plochu.

Ak však zaťažovacia sila pôsobí rovnobežne s kontaktnou plochou (v smere šmyku), jej maximálna hodnota je výrazne menšia (cca 15–25 % z uvedenej prídržnej sily).

Tieto hodnoty možno zlepšiť použitím špeciálnych produktov v našom obchode a experimentovaním s rôznymi povrchmi.

Obsah

Možno ste si tento jav už všimli: Ak chcete odtiahnuť magnet kolmo od kontaktného povrchu, potrebujete na to oveľa väčšiu silu, než keď magnet posuniete do strany. Analógia: Aj zdvihnúť ťažkú debnu zo zeme je citeľne náročnejšie, ako ju posúvať po hladkej podlahe.

Táto bočná sila sa nazýva šmyková sila alebo posuvná sila.

Zaťažovacia sila kolmo na kontaktnú plochu

Maximálna teoretická prídržná sila uvedená pri každom magnete platí okrem iného vtedy, keď zaťažovacia sila pôsobí kolmo na kontaktnú plochu (ďalšie vplyvy pozrite v FAQ „Aká silná je prídržnosť tohto magnetu?“).

a = prídržná sila magnetu
b = zaťažovacia sila

Zaťažovacia sila šikmo k kontaktej ploche

Ilustrácia – zaťažovacia sila šikmo k styčnej ploche

a = prídržná sila magnetu
b = zaťažovacia sila
c = trecia sila

Nepôsobí-li zaťažovacia sila kolmo na kontaktnú plochu, jej maximálna hodnota navyše závisí od trenia medzi prítlačným telesom a magnetom. Ak sa maximálna hodnota prekročí, magnet sa začne šmýkať. Maximálna trecia sila závisí od nasledujúcich faktorov:

Drsnosť oboch kontaktných plôch: čím sú obe plochy drsnejšie, tým väčšia je maximálna trecia sila. Nerovné kontaktné plochy sa do seba zaklesnú (pozri obrázok nižšie).
Prítlačná sila: čím väčšia je sila, ktorou sa obe kontaktné plochy stláčajú, tým väčšia je maximálna trecia sila.

Ilustrácia – Drsnosť magnetu a kontaktnej plochy

Zaťažovacia sila rovnobežná s kontaktnou plochou: strižná sila / šmyková sila

Ilustrácia – šmyková sila / posuvná sila

a = prídržná sila magnetu
b = maximálna zaťažovacia sila

Pri mnohých magnetických aplikáciách pôsobí zaťažovacia sila paralelne s kontaktnou plochou, napr. keď pripevníte nôž na magnetický držiak na nože. V takýchto prípadoch možno magnet zaťažiť výrazne menej, než je uvedená maximálna prídržná sila.

Keďže vlastnosti povrchu pridržiavaného telesa sa líšia a nie sú nám známe, môžeme pre maximálnu zaťažovaciu silu paralelnú ku kontaktnej ploche uviesť len hrubé orientačné pravidlá.

Pravidlá palca pre strižnú silu / šmykovú silu

Materiál magnetu	Kombinácia materiálov	Prídržná sila magnetu (a)	Zaťažovacia sila (b)
Neodýmové magnety	Železo - železo	100 %	cca 15 %
Feritové magnety	Železo - železo	100 %	cca 15 %
Magnetické pásky a fólie	Plast - železo	100 %	cca 25 %

Príklad: Na magnetický hák BD-FTN-40 (materiál: neodým) prichytený na stene s maximálnou prídržnou silou 50 kg môžete zavesiť záťaž približne 7,5 kg, kým magnet nezačne po stene klesať nadol.

Možnosti optimalizácie

Uvedené hodnoty pochádzajú z merania na hrubej, leštenej železnej doske. Starostlivým výberom materiálov a výsledného trenia možno túto hodnotu zvýšiť až na 50 % prídržnej sily magnetu. Naše návrhy:

Nalepte na zadnú stranu magnetov naše kaučukové pásmo.
Používajte magnety s gumeným poťahom alebo silikónové podložky na spodnej strane magnetov.
Používajte vhodné gumené krytky alebo kovové podložky s okrajom na spodnej strane magnetických úchytov.
Experimentujte s drsnejšími a hladšími kovovými povrchmi, aby ste našli optimum.

Všetky tieto opatrenia môžu výrazne zvýšiť maximálnu prídržnú silu v smere šmyku.