Сила трения

Что такое сила трения

Тела взаимодействуют друг с другом по-разному. Один из видов взаимодействия  — трение. Прежде чем разбираться с тонкостями сухого и вязкого трения, ответим на два вопроса. Что такое сила трения, и когда она возникает? 

Что такое сила трения?

Сила трения — сила, возникающая при соприкосновении тел и препятствующая их относительному движению.

Трение возникает вследствие  взаимодействия между атомами и молекулами тел, когда они соприкасаются друг с другом.

Природа силы трения — электромагнитная.

Как и для любого другого взаимодействия, для трения справедлив третий закон Ньютона. Если на одно из двух взаимодействующих тел действует сила трения, то такая же по модулю сила действует на другое тело в противоположном направлении. 

Сила трения покоя и сила трения скольжения

Различают сухое и вязкое трение, силу трения покоя, силу трения скольжения, силу трения качения.

Сухое трение — это трение, которое возникает между твердыми телами при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Силы трения направлена по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Представим, что на тело, например, брусок, лежащий на столе, действует некоторая внешняя сила. Эта сила стремится сдвинуть брусок с места. Пока тела покоятся, на брусок действуют сила трения покоя и, собственно, внешняя сила. Сила трения покоя равна внешней силе и уравновешивает ее.

Когда внешняя сила превышает некоторое предельное значение Fтр. max, брусок сдвигается с места. На него так же действует сила трения, но это уже не сила трения покоя, а сила трения скольжения. Сила трения скольжения направлена в сторону, противоположную движению, и зависит от скорости движения тела.

При решении физических задач силу трения скольжения часто принимают равной максимальной силе трения покоя, а зависимостью от силы трения от относительной скорости движения тел пренебрегают. 

На рисунке выше показаны реальная и идеализированная характеристики сухого трения. Как видим, на самом деле сила трения скольжения меняется в зависимости от скорости, однако изменения не столь велики, чтобы ими нельзя было пренебречь.

Сила трения пропорциональна силе нормальной реакции опоры.

Fтр=Fтр. max=μN.

Что такое коэффициент трения скольжения?

μ — коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом трения скольжения. Он зависит от материалов соприкосающихся тел и их свойств. Коэффициент трения скольжения — безразмерная величина, не превышающая единицы.

Силы трения качения возникают при качении тел. Обычно при решении задач ими пренебрегают. 

Вязкое трение в жидкостях и газах

Вязкое трение возникает при движении тел в жидкостях и газах. Сила вязкого трения также направлена в сторону, противоположную движению тела, но по величине гораздо меньше силы трения скольжения. Трение покоя отсутствует при вязком трении.

Расчет силы вязкого трения более сложен, нежели расчет силы трения скольжения. При малых скоростях движения тела в жидкоси сила вязкого трения пропорциональна скорости тела, а при больших скоростях — квадрату скорости. Коэффициенты пропорциональности при этом зависят от формы тел, также необходимо учитывать свойства самой среды, в которой происходит движение.  

Например, силы вязкого трения в воде и масле будут отличаться, так как эти жидкости имеют различные вязкости. 

Автор: Роман Адамчук

Преподаватель физики

Трение. Сила трения | Физика

Кто из вас не катался с горы на санках? Приобретя большую скорость, санки, выехав на горизонтальный участок, останавливаются. Почему? Вспомните, что действующая на тело сила может изменить скорость его движения. Этой силой является сила трения скольжения. А что нужно сделать, чтобы санки продолжали движение с той же скоростью? Необходимо скомпенсировать силу трения. Для этого следует тянуть санки горизонтально с силой, равной по модулю силе трения. От чего зависит сила трения?

Проведем опыт. Будем с помощью динамометра равномерно перемещать брусок по горизонтальной поверхности стола.

Динамометр показывает, что на брусок действует сила тяги, но скорость движения бруска не изменяется. Значит, на брусок действует еще одна сила — компенсирующая сила. Этой силой является сила трения F_тр. Равнодействующая сил F_тяги и F_тр равна нулю. Обратите внимание, что модуль силы трения равен модулю силы тяги только в случае равномерного прямолинейного движения. Если же модуль силы тяги больше модуля силы трения, скорость движения тела будет возрастать. А если F_тяги меньше F_тр — убывать.

Итак, сила трения скольжения возникает при движении одного тела по поверхности другого и направлена в сторону, противоположную движению.

Почему возникает сила трения? Продолжим опыт. Будем равномерно перемещать брусок сначала по шероховатой, затем по обработанной поверхности доски. Сила тяги будет больше при движении по шероховатой поверхности. Значит, и модуль равной ей силы трения будет тем больше, чем более шероховатой, неровной окажется поверхность.

При движении неровности цепляются друг за друга, деформируются, разрушаются. Это создает препятствия движению. А если бы поверхности были идеально гладкие, то возникла ли бы сила трения при движении одного тела по поверхности другого? Не спешите ответить «нет». При хорошо отполированных поверхностях расстояние между поверхностями тел или их участками при движении тел так мало, что станут существенными силы притяжения молекул поверхности одного тела к молекулам поверхности другого. Эти силы будут тормозить движение тел.

Значит, шероховатость поверхностей и силы притяжения между молекулами соприкасающихся поверхностей — причины возникновения сил трения.

Если при движении соприкасаются твердые поверхности тел, трение называют

сухим.

От чего еще зависит сила сухого трения? Дадим ответ, исходя из опыта. Будем равномерно двигать брусок по различным поверхностям: по металлической, деревянной, резиновой — с примерно одинаковым качеством обработки. Динамометр показывает различную силу тяги. Следовательно, силы трения дерева по металлу, дерева по дереву, дерева по резине будут различны. Наибольшая сила трения возникнет при движении по поверхности резины. Не случайно подошвы в спортивной обуви делают резиновыми и рельефными.

Поставим теперь на брусок гирю и сравним силы трения при равномерном движении ненагруженного бруска и бруска с гирей. Видно, что во втором случае сила тяги, а значит, и сила трения увеличились. Но брусок с гирей с большей силой давит на поверхность, с которой соприкасается. Следовательно,

сила трения тем больше, чем больше сила, прижимающая тело (брусок) к поверхности.

Как уменьшить трение? Здесь есть два пути. Первый — заменить трение скольжения трением качения. Проделаем такой опыт. Будем равномерно передвигать металлическую тележку по столу скольжением и качением. Сила трения во втором случае значительно меньше, хотя материал поверхностей и прижимающая сила не изменяются. Значит, трение качения меньше трения скольжения.

С тяжелым чемоданом справиться легко, если прикрепить к нему колеса.

Второй путь уменьшения трения скольжения — это смазывание трущихся поверхностей. Смазка (например, масло) заполняет все неровности трущихся поверхностей и располагается тонким слоем между ними так, что поверхности перестают касаться друг друга. При этом сухое трение заменяется трением слоев жидкости (масла), а оно в 8-10 раз меньше.

Опытный водитель никогда не отправится в далекий путь, не проверив, достаточно ли масла в двигателе машины. Объясните, зачем он это делает.

А знаете ли вы, что с помощью катков перемещают дома? Например, в городе Москве во время реконструкции улицы Тверской некоторые дома были передвинуты на другое место именно таким способом.

В машинах для замены трения скольжения трением качения используют шариковые и роликовые подшипники. Подшипники диаметром 1,5-2 мм применяют в точных измерительных приборах. Вращающийся вал машины или другого механизма не скользит по неподвижному вкладышу подшипника, а катится по нему на стальных шариках или роликах.

Это снижает трение в 20-30 раз.

Главные выводы:

1. Сила трения скольжения возникает при движении одного тела по поверхности другого.
2. Сила трения скольжения направлена против движения.
3. Сила трения зависит от свойств соприкасающихся поверхностей и силы, прижимающей тело к поверхности.

Читать далее

← Сложение сил. Равнодействующая сила

Давление. Единицы давления →

Что такое сила трения? Определение, уравнение, формула, типы, примеры

Что такое сила трения? Есть идеи! В этой статье мы изучим основы трения, определения, уравнения или формулы, типы, а также примеры. Давайте исследовать!

Что такое сила трения?

Концепция силы трения

Если вы оглянетесь вокруг, то увидите, что многие силы действуют по-своему, выполняя свою работу в соответствующих областях.

Возьмем пример водителя грузовика, управляющего грузовиком, когда к вам приближается тормоз, чтобы услышать громкие звуки, и грузовик имеет тенденцию останавливаться, когда он нажимает на тормоз.

• Так как же небольшой компонент весом не более килограмма может остановить такой тяжелый грузовик от движения на высокой скорости?

Что такое формула формулы определения силы трения

Это вам должно быть интересно. Итак, сила трения действует противоположно обычному движению и тормозит движение движущегося объекта.

Сила трения Примеры

Возьмем в качестве примера велосипед, где небольшой дисковый тормоз помогает вам остановить его, и там также применяется аналогичная сила. Это примеры, когда сила торможения была приложена, а как быть с местами, где она не приложена, а движение объекта останавливается.

• Все мы знаем, что поверхности тел никогда не бывают идеально гладкими.
• Когда часть поверхности исследуется под микроскопом, мы можем видеть, что она имеет шероховатости и дефекты по всей поверхности, независимо от степени полировки этой поверхности, которые не могут быть обнаружены невооруженным глазом.
• Если какой-либо блок материала помещается на другой, он может иметь тот же или другой материал, тогда эти блоки также будут сблокированы из-за неровностей поверхности.

Это не связано с силой трения, но как только они перемещаются по касательной друг к другу, действует сила трения, и ее блокирующее свойство препятствует движению и препятствует движению.

Определение силы трения

Эта противодействующая сила, действующая в направлении, противоположном движению верхнего блока, известна как сила трения или просто трение.

Сила трения определяется как сила, создаваемая двумя поверхностями, которые соприкасаются и скользят друг относительно друга.

В результате в каждом соединении в машине трение вызывается относительным движением двух компонентов, и поэтому на преодоление трения затрачивается некоторая энергия. Хотя трение считается нежелательным, оно играет значительную роль как в природе, так и в технике, например,

• при ходьбе по дороге,
• движение локомотива по рельсам,
Передача мощности
• через ремни, шестерни и т. д.

Чтобы автомобиль двигался вперед, необходимо трение между колесами и дорогой.

Сила трения Уравнение или формула

Сила трения Уравнение или формула

Силу трения можно легко рассчитать по определению

F= мкН

0011 F = Сила трения

μ = Коэффициент, известный как коэффициент трения

Н = нормальная сила, действующая перпендикулярно поверхности, на которую действует сила.

Уравнение силы трения или формула

Отсюда, Нормальная сила, Н,

• Н = сила, действующая на поверхность
• Н = сила, действующая под действием веса
• Н = мг

Где,

• м = масса объекта
• г = ускорение свободного падения

Отсюда, учитывая этот вес, формула силы трения может быть записана как примеры

• Весовой компонент = мг cosθ
• N = Массовая составляющая = мг cosθ

Следовательно, принимая во внимание этот угол, формула силы трения может быть записана как

F= μ мг cosθ

Поскольку сила трения является одним из видов силы, единица силы трения будет такой же, как сила .

• S.I Единица силы трения: Ньютон (Н)
• CGS Единица силы трения: Dyne (Dyn)
• FPS Единица силы трения: lb-f

Коэффициент трения

Определяется как отношение предельного трения (F) между двумя телами к их нормальной реакции (N). Обычно обозначается μ. Математически коэффициент трения

μ = F/N

Его значение различно для разных материалов. Поскольку коэффициент трения представляет собой отношение двух различных сил, он будет безразмерным. Для металла от 0,15 до 0,60, а для камня от 0,40 до 0,70.

Как рассчитать силу трения?

Этапы расчета

У нас есть основное уравнение для силы трения. Это F= µ Rn. Следовательно, зная Rn и µ, легко будет найти силу трения! Давайте посмотрим, как рассчитать силу трения простыми шагами?

Шаг 1: Вычислить Нормальная сила

Когда объект удерживается на поверхности, вес объекта действует вертикально вниз. В нашем примере объект стабилен, а поверхность горизонтальна. Следовательно, нормальная сила будет действовать на поверхность вертикально вверх, чтобы уравновесить вес, действующий вертикально вниз.

Следовательно, нормальная сила, Н,

• Н = мг

Теперь, если поверхность наклонена и образует угол θ, то

• Компонент веса = мг cosθ
• N = Массовая составляющая = мг cosθ

Шаг 2: Определение значения коэффициента трения Коэффициент трения

Коэффициент трения зависит от типа материалов, шероховатости поверхности и т. д.

Например,

9 0011 Алюминий против алюминиевой поверхности: μ = 0,3
• Алюминий по сравнению со снегом: μ = 0,4
• Поверхность кадмия и хрома: μ = 0,41
• Поверхность меди и чугуна: μ = 1,05

Таким образом, мы получим значение μ.

Шаг 3: Расчет силы трения

Итак, мы получили значение N и μ.

Теперь, чтобы получить силу трения, F

• F = нормальная сила x коэффициент трения
• F = мкН.

Примеры расчета

Давайте рассмотрим простой пример, чтобы понять силу трения. Медный брусок массой 5 ​​кг стоит на горизонтальной чугунной поверхности. Медный блок находится в состоянии покоя, и коэффициент трения между медным блоком и чугунной поверхностью равен 1,05. Найдите силу трения.

Приведенные данные,

• м = Масса медного блока = 5 кг
• г = ускорение свободного падения = 9,8 м/с ²
• Н = нормальная сила = вес = мг = 5 x 9,8 = 49 Н
• μ = коэффициент трения = 1,05

Следовательно, сила трения, F

• F = µ x N
• Ф = 1,05 х 49
• Ф = 51,45 Н

Типы трения

Статическое трение

Это трение, которому подвергается тело, когда оно находится в состоянии покоя.

Динамическое трение

Это сила трения, с которой сталкивается движущееся тело. Динамическое трение также известно под названием кинетическое трение и всегда меньше, чем у статического трения. Имеет три типа

• Трение скольжения – это трение, которое испытывает тело, скользя по другому телу.

• Трение качения – это трение между поверхностями, между которыми находятся шарики или ролики.

• Осевое трение – это трение, ощущаемое телом в результате его вращательного движения, как в случае с подножками.

Трение может быть дополнительно классифицировано как:

• Трение между несмазанными поверхностями
• Трение между смазываемыми поверхностями.

Несмазанные поверхности

• Сухое или твердое трение – это трение, возникающее при соприкосновении двух сухих и несмазанных поверхностей. Это связано с шероховатостью поверхности материалов. Обычно встречается в обуви или однодисковом сцеплении.

Смазанные поверхности

Граничное трение (также известное как жирное трение или невязкое трение)

• Это трение между двумя постоянно трющимися поверхностями, когда между поверхностями нанесен очень тонкий слой смазки.
• Толщина этого тонкого слоя имеет молекулярный размер. В этом типе трения этот тонкий слой действует как связующий материал между двумя поверхностями.
• Смазка впитывается и образует тонкий слой на поверхностях. Эта тонкая пленка пытается уменьшить износ и уменьшает трение. Граничное трение обычно подчиняется законам твердого трения.

Жидкостное трение (также известное как пленочное трение или вязкое трение)

• Это трение между трущимися поверхностями, когда поверхности имеют толстый слой смазки между сопрягаемыми поверхностями.
• При этом поверхности, на которые он наносится, не позволяют им соприкасаться и, следовательно, не трутся друг о друга. Из этого следует, что жидкостное трение вызвано вязкостью и маслянистостью смазки, а не контактирующими поверхностями.

Сила трения с вязкостью и маслянистостью

Что такое вязкость?

• Вязкость смазочного материала является мерой сопротивления, которое оно оказывает, когда один слой смазки перемещается по другому. Сила, необходимая для перемещения пластины единичной площади с единичной скоростью относительно параллельной пластины, разделенной слоем смазки единичной толщины, определяется как абсолютная вязкость смазки.

Что такое жирность?

• Сравнивая два смазочных материала с сопоставимой вязкостью и температурой, можно легко распознать характеристику маслянистости смазочного материала. Когда эти смазки распределяются по двум различным поверхностям, обнаруживается, что сила трения с одной смазкой отличается от силы трения с другой.
• Это отклонение вызвано маслянистостью смазочного материала. Говорят, что смазка, дающая меньшую силу трения, обладает большей маслянистостью.
• Вязкость жидкой смазки определяет ее эффективность: слишком густая будет создавать трение и препятствовать скольжению, а слишком жидкая будет растекаться слишком быстро.

Предельное трение

• Рассмотрим одно тело A весом W, которое находится в равновесии благодаря своему весу. Оно лежит на поверхности тела B. Нормальная реакция силы N состоит в том, что на тело A действует тело B, равное A. Теперь, если малая величина силы P приложена к телу, проходящему через его центр тяжести , то он должен сдвинуться со своего места.
• Но он не движется, потому что на него действует сила трения, которая препятствует его движению, так как действует в противоположном направлении. Это показывает, что сила P точно уравновешена силой F, которая является силой трения. Пусть будет 2 условия до F > P тогда тело продолжит находиться в состоянии покоя.
• Если мы увеличим силу P, то на столько же увеличится и сила трения. Таким образом, здесь видно P2 = F2 . Таким образом, каждый раз, когда усилие, прикладываемое для перемещения тела, будет увеличиваться, сила трения также будет возрастать и станет в точности равной силе Р.
• Для такого сценария всегда существует предел, за которым сила трения не может возрастать. После этого любое увеличение приложенного усилия не приведет к дальнейшему увеличению силы трения.
• Таким образом, это тело А будет двигаться в направлении приложенной силы Р. Предельная сила трения или предельное трение — это максимальное значение силы трения, которая вступает в действие, когда тело начинает скользить по другой поверхности тела.
• Факт остается фактом: когда приложенная сила меньше предельной силы трения, тогда такое трение называется трением покоя. А когда тело А будет продолжать скользить по телу, преодолевая сопротивление тела Б, это называется динамическим трением.

Законы трения

Законы статического трения

1. Сила трения всегда будет действовать в направлении, прямо противоположном направлению приложенной силы.

2. Величина силы трения в точности равна приложенной силе, заставляющей тело двигаться.

3. Величина предельного трения (F) образует постоянное отношение к нормальной реакции (N) между двумя поверхностями.

Математически

F/N = константа

4. Сила трения не зависит от площади контакта между двумя поверхностями.

5. Сила трения зависит от шероховатости промежуточных поверхностей.

Законы кинетического или динамического трения

1. Сила трения всегда будет действовать в направлении, прямо противоположном направлению приложенной силы.

2. Величина кинетического трения пропорциональна нормальной реакции между двумя поверхностями. Однако это отношение несколько ниже, чем в случае ограниченного трения.

3. Сила трения остается постоянной при умеренных скоростях. Тем не менее, он продолжает несколько падать по мере увеличения скорости.

Законы трения твердых тел

1. Сила трения пропорциональна нормальной нагрузке между поверхностями.

2. При заданной нормальной нагрузке сила трения не зависит от площади контактной поверхности.

3. Сила трения определяется материалом контактных поверхностей.

4. Сила трения не зависит от скорости скольжения одного тела относительно другого.

Законы жидкостного трения

1. Сила трения практически полностью не зависит от нагрузки.

2. Сила трения уменьшается по мере повышения температуры смазки.

3. На силу трения не влияют материалы поверхностей подшипника.

4. Сила трения зависит от смазочного материала.

Предельный угол трения

Рассмотрим тело A на поверхности тела B. К нему приложена сила P, а сила F — это сила трения, которая сопротивляется его движению, когда оно действует в противоположном направлении.

• Тело начнет двигаться, как только P>F.
• Сила трения F= мкН.

Где Rn – нормальная реакция. Под действием трех сил тело будет находиться в равновесии.

• Масса кузова А равна W
• Приложенная сила P
• Реакция N между обоими телами.

В результате реакция R должна быть равна и противоположна произведению W и P, а также наклонена под углом к ​​нормальной реакции N. Этот угол известен как угол фрикционного ограничения.

Определяется как угол, образованный результирующей реакцией R с нормальной реакцией N.

tan φ = F/N = μ N/ N = μ быть минимальным, если его наклон с горизонталью равен углу трения.

Применение силы трения

Муфта

Основной функцией муфты является передача мощности от первичного двигателя к валу. Он размещается между валом и первичным двигателем и необходим, поскольку машины должны запускаться и останавливаться во время погрузки и разгрузки.

Нагрузка также постоянно меняется. Таким образом, вместо постоянного включения или выключения используется муфта первичного двигателя.

В то время как в автомобилях для плавного переключения передач без рывков возникает необходимость отключения силового привода. Это устройство постепенно набирает скорость.

Принцип его работы – когда два вращающихся диска высокой шероховатости при соприкосновении друг с другом передают мощность, а при их отсутствии передача прекращается.

В зависимости от назначения муфты бывают разных типов:

• Дисковая или пластинчатая муфта
• Конусная муфта
• Центробежная муфта

Тормоз

Это устройство, которое используется для остановки или замедления движения автомобилей после повышенного ускорения. По сути, это снижает скорость, это делается за счет силы трения, которую тормозные колодки прикладывают к вращающемуся колесу. Принцип его построения прост.

Очень грубый и абразивный материал используется в качестве тормозной колодки, которая трется о колесный барабан или тормозной диск. В зависимости от конструкции они бывают двух видов.

• Барабанный тормоз
• Дисковый тормоз

Аэродинамика

Это отрасль техники, которая занимается проектированием форм таким образом, чтобы уменьшить трение о тело. Даже воздух оказывает сопротивление движущемуся телу, когда оно движется с высокой скоростью, поэтому для уменьшения этого трения транспортному средству придается аэродинамическая форма. Конструкция высокоскоростных поездов, спортивных автомобилей и самолетов является распространенным примером, в котором важно проектирование кузова с уменьшенной силой трения.

Подшипники

Для минимизации трения при передаче мощности путем поддержания точечного или линейного контакта. Подшипник скольжения состоит из постоянной неподвижной опорной поверхности, такой как обработанный металл или запрессованная втулка, которая служит опорной поверхностью с низким коэффициентом трения для вращающихся или скользящих поверхностей. Смазочное масло часто используется в подшипниках скольжения для отделения движущегося компонента от сопрягаемой неподвижной поверхности подшипника.

Желаемое трение	Нежелательное трение
Это приводит к потере энергии, но это конечная цель. Взрывозащищенное транспортное средство	Это приводит к потере энергии, но это не конечная цель. Ex двигательные установки самолетов, ракет.
Это приводит к износу объекта, но здесь делается для удаления материала. Ex шлифовальный станок	Приводит к износу объекта. Шестерни взрывозащищенных машин
Принцип конструирования конкретных устройств. Ex сцепление, тормоз	Этого можно избежать, используя другое вещество. Взрывозащищенная смазка, консистентная смазка

Пример расчета силы трения

Вопрос

Металлический предмет массой 50 кг на горизонтальном столе толкается горизонтальной силой
в 246 Н. Коэффициент трения равен 0,5. Определите, будет ли металлический предмет двигаться или нет.

Примеры расчета формулы уравнения силы трения

Решение

Приведенные данные : Из вопроса мы можем записать данные данные,

• m = Масса металлического предмета = 50 кг
• Н = нормальная сила = мг = 50 x 9,8 Н
• Fh=Горизонтальная сила = 246 Н
• μ = Коэффициент трения = 0,5.

Что доказывать? Нам нужно проверить, будет ли металлический предмет двигаться или нет.

Пояснение : Металлический предмет находится на горизонтальной поверхности, и, очевидно, между предметом и поверхностью действует сила трения.

Теперь может быть два варианта,

• Если приложенная сила больше силы трения, то объект будет двигаться.
• Если приложенная сила меньше силы трения, то объект не будет двигаться.

Расчет и доказательство : Сначала рассчитаем силу трения, F

F = мкН

F = 0,5 x 50 x 9,8

F = 245 Н

Это меньше чем приложенная горизонтальная сила , Fh=246 Н.

F < Fh

Следовательно, металлический предмет будет двигаться.

Заключение

Итак, мы получили представление о силе трения. Любые вопросы, пожалуйста, дайте нам знать.

КОРПУС С ТРЕНИЕМ

6.2.3. Системы с силой сопротивления В предыдущем разделе мы рассмотрели только физические силы и силы реакции в суставах. Теперь рассмотрим силы сопротивления. Поскольку предположение о жесткости остается в силе, предполагается, что силы сопротивления в механизмах существуют только в суставе. Их направление определяется направлением относительного движения между соединенными звеньями (силы сопротивления всегда будут противодействовать движению). Поэтому для силового анализа с силами сопротивления необходимо знать направление движения всех звеньев механизма. В машинах существуют разные виды сил сопротивления. Точно учесть эти силы сопротивления невозможно. Обычно предполагают существование следующих трех различных типов сил сопротивления. 1. Статическая сила трения — сила, необходимая для скольжения одного тела относительно другого. Эта сила действует вдоль контактной поверхности и связана с нормальной силой (F 32 ), действующих на контактирующие поверхности по уравнению:                   R 32 = — мФ 32 Константа пропорциональности m известна как коэффициент статического трения. Знак минус используется просто для обозначения того, что R 32 стремится противостоять движению. Обратите внимание, что статическая сила трения существует до фактического начала движения. Если нет составляющей силы, действующей параллельно поверхностям, силы сопротивления не будет. Если величина составляющей силы, параллельной контактирующим поверхностям (скажем, F t ), меньше R 32 , величина силы сопротивления будет той, которая приводит систему в равновесие (R 32 = F t ), но величина никогда не будет больше mF 32 . 2. Сила трения при скольжении — это сила, необходимая для поддержания непрерывного относительного движения двух скользящих тел. Он также задается уравнением R 32 = — mF 32 , но в данном случае m — коэффициент трения скольжения, который меньше коэффициента трения покоя. Трение скольжения также известно как Кулоновское трение . Опыты показали, что сила трения покоя или скольжения не зависит от площади контакта. Это зависит от типов контактирующих материалов, качества контактирующих поверхностей и типа пленки, образующейся между контактирующими поверхностями. Коэффициент статического трения несколько больше, чем коэффициент трения скольжения. 3. Вязкостное демпфирование Сила пропорциональна относительной скорости двух контактирующих поверхностей и определяется как:                   R 32 = -cv 2/3 Где c — коэффициент вязкого трения и v 2/3 — относительная линейная скорость. Вязкое трение предполагает, что между двумя соприкасающимися поверхностями существует пленка жидкости. Сила сопротивления обычно представляет собой комбинацию сил вязкого трения и трения скольжения. Если шарнир хорошо смазан и если относительная скорость между двумя кинематическими элементами почти постоянна, вязкостная демпфирующая сила будет доминирующей (например, в постоянно вращающихся коробках передач или в подшипниках вала). В случаях плохой смазки или в случаях, когда относительная скорость значительно меняет свою величину и направление, предположение о силе трения скольжения будет более верным, так как смазочная пленка между двумя контактирующими поверхностями не может сохраняться все время. Это имеет место в механизмах. Значение коэффициентов трения скольжения и трения покоя должно быть получены опытным путем и полученные значения будут приблизительными (могут меняться во времени).При силовом анализе механизмов обычно предполагается кулоновское трение.Поскольку значения приблизительные, коэффициенты трения скольжения и статического трения принимаются равными.Для смазываемых стальных поверхностей коэффициент трения скольжения составляет от 0,02 до 0,2 в зависимости от обработки поверхности и типа смазки.В некоторых случаях коэффициент трения может быть увеличен за счет использования абразивного материала на соединениях. В призматических соединениях сила реакции между двумя соприкасающимися звеньями не будет перпендикулярна оси ползуна, если принять во внимание силу сопротивления. Результирующая сила реакции будет наклонена, как показано. Угол f, известный как угол трения, равен: .                   tanf = m =                                                          В вращательных соединениях без силы сопротивления линия действия силы реакции F 23 пройдет через центр соединения. Из-за сопротивления относительному движению будет действовать сила трения скольжения R 23 :           R 23 = — мФ 23 R 23 находится в направлении, противоположном относительному движению, как показано. Сумма сопротивления и силы реакции даст общую силу реакции F 23 Р :           F 23 R = R 23 + F 23 Линия действия F 23 R не будет проходить через центр шарнира, а будет касаться окружности, известной как фрикционная окружность . Радиус r f этой окружности равен:          r f =rsinf r — радиус шарнирного соединения. Для малых углов sinf=tanf:           обратите внимание, что круг трения не зависит от величины или направления передаваемой силы. Силу реакции, касательную к кругу трения, можно заменить силой, проходящей через центр шарнира, и моментом (моментом трения) , направленным против относительного движения и имеющим величину:           M 32 =r f F 23 R M 32 всегда будет направлен против направления относительной угловой скорости. В аналитических методах более полезным будет момент трения плюс сила реакции, действующая в центре соединения. В графических методах используется касательная к кругу трения сила. Ни концепция эквивалентного механизма, ни принцип суперпозиции не могут быть использованы в случаях, когда есть сила сопротивления. Обычно это усложняет решение проблемы. Однако в механизмах, поскольку радиусы вращательных соединений весьма малы по сравнению с длинами звеньев, а коэффициент трения скольжения обычно меньше 0,2, круги трения имеют пренебрежимо малый диаметр по сравнению с длинами звеньев. Следовательно, трением в таких случаях можно легко пренебречь. Когда механизм находится в критическом положении или близко к нему, или когда вращательное соединение имеет значительные размеры, как в случае с эксцентриками, его влиянием нельзя пренебрегать. 5.2.3.1 Анализ статической силы с трением В случае систем с силами сопротивления обычно нет упрощения в уравнениях равновесия, например. необходимо написать три уравнения равновесия для каждого звена. в геометрических методах будет весьма полезен круг трения или угол трения в суставах. Когда требуется аналитическое решение, следует использовать силу сопротивления или момент сопротивления, создаваемый непосредственно в соединениях. Решаемые уравнения становятся нелинейными, когда на два или более звеньев действует внешняя сила. Процедура поясняется двумя примерами. Пример 1: Пример 2: Пример 3: Пожалуйста, помните, что для решения необходима правильная диаграмма свободного тела. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника