подробные объяснения и примеры задач —
Эта статья отвечает на вопрос: как найти коэффициент трения? Все мы знаем, что самые гладкие поверхности также имеют некоторые неровности, но мы их не видим.
Если мы их не видим, то как мы будем измерять уровень шероховатости на поверхности? Ответ на этот вопрос кроется в свойстве поверхности, называемом коэффициентом трения. Это дает нам меру того, насколько шероховатая поверхность. В этой статье мы обсудим нахождение коэффициента трения в различных ситуациях.
Что такое трение?Все мы знаем о трении и его влиянии на нашу жизнь. Противодействующая сила или сопротивление, которое мы чувствуем, толкая что-то вперед, называется трением.
Трение не обязательно плохо. Без трения наша жизнь не была бы такой легкой, если бы не было трения. В этой статье мы узнаем о трении, коэффициенте трения, его использовании и его негативном влиянии на нашу жизнь.
Что такое коэффициент трения?Коэффициент трения — это свойство поверхности, которое говорит нам о том, насколько она шероховатая.
Мы не можем наблюдать шероховатости невооруженным глазом просто потому, что неровности очень мелкие по своей природе. Нам нужно свойство, которое определяет эти неровности. Это свойство называется коэффициентом трения.
Положительные эффекты тренияТрение часто считают плохим и нежелательным. Это верно во многих областях, но в то же время трение играет очень важную роль и в нашей жизни.
Положительные эффекты трения или преимущества трения приведены в списке ниже:
- тормоза — Тормоза полностью используют трение, чтобы остановить движение автомобиля. Тормоза позволяют шинам сцепляться с неровностями дорожного покрытия. Таким образом, автомобиль перестанет двигаться. Без трения было бы трудно ездить по дорогам, и аварии происходили бы чаще.
Кредиты изображений: анонимные, Дисковый тормоз, CC BY-SA 3.
0
- Прогулки — Простая задача, такая как ходьба, также нуждается в помощи трения. Учитывая поверхность с меньшим трением, по которой можно ходить, человек просто соскользнет, если начнёт идти. Это потому, что он не имеет должного сцепления с полом. Подходящей поверхностью для ходьбы является та поверхность, которая не скользкая и имеет лучшее сцепление с дорогой.
- Бег – Бег – это преемник ходьбы. Бег также требует трения, так как трение меньше, а скользкий пол просто приведет к несчастным случаям. Несчастные случаи, которые также могут быть фатальными.
- Зубчатое зацепление – Шестерни имеют зубья, выступающие за пределы колес, которые входят в зацепление с зубьями других шестерен. Зубчатые колеса передают движение одного колеса другому, таким образом, зубчатые колеса выполняют свою функцию с помощью трения.
- Вождение – Вождение автомобиля или велосипеда требует трения, так как трение обеспечивает лучшее сцепление и силу прямой реакции на колеса.
Все мы видели, как трудно управлять автомобилем на скользкой дороге, потому что вода смазывает дорогу, делая ее менее скользкой. - Держа книгу – Держите книгу или, скажем, любой предмет, который нужно держать. Это сцепление обеспечивается трением. Сцепление — это не что иное, как неровности, сцепляющиеся друг с другом.
- Держа карандаш – Подобно тому, как вы держите книгу, держите карандаш – прекрасный пример использования силы трения.
- Катание мяча– Если мяч катится, это не значит, что он будет катиться вечность. Мяч приходит в состояние покоя через некоторое время. Это возможно из-за наличия трения в системе.
Все мы видели, как трудно управлять автомобилем на скользкой дороге, потому что вода смазывает дорогу, делая ее менее скользкой.Мы все думаем, что трения нежелательны. Это верно, когда речь идет о местах, где мы требуем от системы максимальной работы. Места, где трение действует как люфт, приведены ниже:
- Выделение тепла при торможении – Выделение тепла в шинах приведет к износу резины, находящейся в шинах. Шины станут плоскими и потребуют обслуживания. Выделение тепла нежелательно в жаркую погоду, так как ущерб будет больше.
- Выделение тепла при работе машин – Выработка тепла в машинах означает, что некоторое количество топлива используется для выработки бесполезного тепла. Следовательно, особое внимание уделяется смазке деталей машин, так как тепло может повредить машины, а также увеличить стоимость эксплуатации.
- Замедление объектов из-за трения – Иногда мы склонны толкать объект на большее расстояние, но трение заставляет его остановиться, прежде чем он достигнет места назначения. Следовательно, нам нужно прикладывать больше усилий при толкании объекта, чтобы он набрал достаточную скорость, чтобы достичь места назначения без каких-либо остановок.
- Трубный поток– Жидкость в трубе замедляется из-за трения между поверхностью трубы и жидкостью. Это приводит к большим потерям в насосах, поскольку им необходимо проталкивать воду с большей силой, чтобы она покрывала потери из-за трения.
Шины станут плоскими и потребуют обслуживания. Выделение тепла нежелательно в жаркую погоду, так как ущерб будет больше.
Масса объекта отвечает за вес, то есть масса в сочетании с гравитационным притяжением дает вес. Сила трения действует на предмет в силу его шероховатости.
Для расчета коэффициента трения с помощью этих величин используется следующее уравнение:
u= П/С
Где F — сила трения
N — нормальная сила реакции, равная весу тела.
Как рассчитать коэффициент трения с ускорениемУскорение объекта возникает только при движении объекта. Когда объект движется, в игру вступает кинетическое трение.
Кинетическое трение является постоянной величиной и не может изменяться при любом изменении скорости объекта. Даже если тело движется с ускорением, величина кинетического трения, действующая на тело, будет такой же. Если бы величина кинетического трения также увеличивалась, то ускорение было бы невозможно. Объект не сможет ускориться. Математически кинетическое трение определяется как:
u= F/N= ma/mg= a/g
Здесь сила равна силе, необходимой для того, чтобы объект продолжал двигаться.
Коэффициент трения можно рассчитать по той же формуле, что и F/N. Чтобы найти коэффициент трения между двумя материалами, мы выполняем следующие шаги:
- Пусть два предмета трутся друг о друга. Этими двумя объектами являются объект A и объект B.
- Когда эти два объекта трутся друг о друга, они приобретают определенную скорость, давайте рассмотрим объект B неподвижным, а объект A движущимся.
- Чтобы заставить объект А двигаться с этой скоростью, требуется сила F.
- Из-за веса объекта на объект B действует сила реакции, обозначаемая как R.
- Чтобы найти коэффициент трения между этими материалами, мы делим силу F на силу реакции R.
Таким образом рассчитывается коэффициент трения между двумя материалами.
Как рассчитать коэффициент трения со скоростью и расстояниемМы можем найти значение коэффициента трения, используя скорость и расстояние.
2 / г
Когда объект движется со наклонная плоскость. Эффект угла вступает в игру. Для наклонной плоскости мы разделяем силы на горизонтальные силы и вертикальные силы.
Коэффициент трения определяется выражением u = F/N
После разрешения получаем u = mgsinA/mgcosA
А — угол, под которым наклонена плоскость.
После решения получаем, u = tanA
Таким образом, мы можем найти коэффициент трения, используя только угол.
Расчет коэффициента трения скольжения для равновесия тела
Примеры решения задач по определению коэффициента трения скольжения f между шероховатой горизонтальной поверхностью (полом) и балкой (лестницей), при котором они, опираясь верхним концом о гладкую стену или выступ, будут находиться в состоянии статического равновесия или начнут скользить.
Определение коэффициента трения для равновесия
Задача
Определить, при каком минимальном коэффициенте трения между полом и лестницей последняя может находиться в равновесии, опираясь верхним концом о гладкую стену.
Вес лестницы G=120 Н, угол между лестницей и стеной α=20°
Другие примеры решений >
Помощь с решением задач >
Решение
На лестницу действует только одна нагрузка – ее собственный вес, приложенный в точке C посередине длины лестницы AB. Вес лестницы уравновешен реакцией RA
В данном случае, реакция RA будет направлена по нормали к соприкасаемой поверхности.
Составим три уравнения равновесия:
Откуда получаем
Отсюда минимальный коэффициент трения, обеспечивающий равновесие лестницы определяем по формуле
Таким образом, лестница будет находиться в равновесии при f ≥ 0,2.
Расчет коэффициента трения скольжения балки
Задача
Однородная балка весом P и длиной l опирается на шероховатую поверхность и выступ высотой h.
Коэффициент трения балки о пол равен f, угол наклона балки к полу равен α.
Дано: P=250Н, l=8м, h=5м, α=60°.
Требуется найти коэффициент трения f, при котором балка начнет скользить.
Решение
Здесь, реакция RD будет направлена по нормали к соприкасаемой поверхности.
Аналогично предыдущей задаче записываем три уравнения равновесия системы:
Две суммы проекций всех сил на оси x и y, и суммы моментов относительно нижней точки балки.
Из полученных уравнений выражаем и определяем значения составляющих реакций связей
Искомый коэффициент трения f определим из отношения силы трения скольжения к нормальной реакции в точке.
Ответ: для того чтобы балка начала скользить, коэффициент трения скольжения не должен превышать значение f Другие примеры решения задач >
Сохранить или поделиться с друзьями
Вы находитесь тут:
На нашем сайте Вы можете получить решение задач и онлайн помощь
Подробнее
Стоимость мы сообщим в течение 5 минут
на указанный вами адрес электронной почты.
Если стоимость устроит вы сможете оформить заказ.
НАБОР СТУДЕНТА ДЛЯ УЧЁБЫ
На нашем сайте можно бесплатно скачать:
— Рамки A4 для учебных работ
— Миллиметровки разного цвета
— Шрифты чертежные ГОСТ
— Листы в клетку и в линейку
Сохранить или поделиться с друзьями
Заказать решение
Поиск формул и решений задач
Коэффициент трения | Global Floor Safety Network
Понимание коэффициента тренияКоэффициент трения (COF) — это математический термин, используемый для описания эффекта волочения одного вещества (материала подошвы обуви) по другому (поверхности пола).
Этот коэффициент является мерой относительной способности различных поверхностей сопротивляться скольжению или проскальзыванию выбранного материала.
Сопротивление скольжению керамической плитки при обычном использовании сравнимо с сопротивлением скольжению большинства материалов для полов с твердой поверхностью и значительно лучше, чем у некоторых.
Неглазурованная плитка обладает большей устойчивостью к скольжению, чем глазурованная плитка, и обычно рекомендуется для участков, подверженных частым проливам воды. неровные или текстурированные поверхности можно спутать с противоскользящими. То, что глазурованная плитка шероховатая или не глянцевая, не обязательно означает, что она устойчива к скольжению. Даже многие неглазурованные плитки неправильной формы или с текстурой могут стать скользкими во влажном состоянии, что приведет к аквапланированию поверхности.
Многие глазурованные и неглазурованные плитки могут иметь на своей поверхности абразивные частицы, что существенно повышает их сопротивление скольжению. Эти плитки обычно укладываются в общественных местах с прямым выходом на улицу. Поверхности корундовой крошки могут внести элемент, когда на поверхность воздействует движение транспорта, что усугубит износ полов и может быть слишком устойчивым к скольжению, когда чрезмерно.
Карборундовая крошка, которая выглядит как черные отражающие пятнышки на поверхности неглазурованной плитки, изнашивается и становится неэффективной.
Обратите внимание: любая плитка или другое напольное покрытие с твердой поверхностью может стать скользкой при намокании или неправильном уходе. Сопротивление скольжению зависит от многих типов обуви, загрязнения и режима очистки.
Полированные влажные поверхности дают ложные показания сопротивления скольжению из-за всасывающего эффекта, развивающегося между поверхностью плитки и материалами подошвы. Даже в сухих условиях проверка полированных поверхностей сомнительна.
Не пытайтесь поднять коэффициент трения с помощью покрытий – они будут отслаиваться, пузыриться, обесцвечиваться и повреждаться, что сделает поверхность пола сложной в уходе… помимо обеспечения неудовлетворительного сопротивления скольжению.
Сопротивление скольжениюПротивоскользящие свойства плитки сами по себе не обеспечивают безопасность при ходьбе в опасных ситуациях.
Здесь задействовано множество факторов, и все они должны быть приняты во внимание на этапах планирования и монтажа:
- Выбор плитки
- Анализ окружающей среды и условий использования
- Проверка на наличие нарушений
- Склоны
- Конфигурация непроезжих и проезжих зон, примыканий полов с разным коэффициентом трения
- Правильное крепление
- Надлежащее техническое обслуживание и очистка
Метод американского стандарта ANSI (ASTM C1028) позволяет определить коэффициент статического трения поверхности с помощью датчика силы (горизонтального динамометра) и метода тягового измерителя.
- Больше или равно 0,60 — Отличное трение.
- Равно или больше 0,50 — Адекватно.
- Равно или меньше 0,40 — необходима осторожность.
Управление по охране труда и здоровья США (OSHA) в настоящее время рекомендует, чтобы статический коэффициент трения составлял не менее 0,5 для всех поверхностей пешеходных дорожек как во влажных, так и в сухих условиях. Закон об инвалидах американцев (ADA) рекомендует сухой статический коэффициент трения 0,6 на любых плоских или горизонтальных поверхностях, как влажных, так и сухих, но 0,8 для любых наклонных или пандусных участков.
Коэффициент трения (COF) определяется как сила трения, противодействующая скользящему движению, деленная на силу, перпендикулярную поверхности.
Люди ходят по-разному (большинству людей требуется постоянный коэффициент трения в пределах 0,25–0,3 при обычной ходьбе) Длинные быстрые шаги требуют более высокого трения. Хотя скользкие поверхности или крутые склоны обеспечивают низкий коэффициент трения, мы часто воспринимаем потенциально опасный пол, сокращаем шаг и идем медленнее.
Включая наличие загрязняющих веществ, для обеспечения безопасности следует требовать коэффициент трения 0,6.
Возможны миллионы комбинаций: несколько материалов обуви и особенности конструкции, материалы пола, профили поверхности, степени износа и чистоты, тип и количество загрязнений, характер ходьбы и угол контакта, вес тела, вертикальная сила, скорость приложения веса, освещение и восприятие поверхности, зрение, опьянение, лекарства и т. д.
Важно понимать, что тестирование COF ошибочно. Нынешние методы испытаний, как в испытательной лаборатории, так и в полевых условиях, несовершенны. Кроме того, существует так много других факторов и обувных материалов, используемых в реальных условиях движения пешеходов, что результаты не дают убедительных доказательств того, как поверхность или плитка будут обеспечивать адекватное сопротивление скольжению; особенно после падения и периодов различных режимов износа, истирания и ежедневного обслуживания.
Обычно указываемое и часто неправильно понимаемое значение статического коэффициента трения (SCOF) 0,60, определяемое методом испытаний ASTM C1028, было заменено новым методом – методом динамического коэффициента трения (DCOF) и новым пороговым значением.
Метод динамического коэффициента трения (DCOF) определяет DCOF во влажных условиях с использованием слегка мыльной воды или, точнее, воды с 0,05% раствором лаурилсульфата натрия (SLS). SLS — это смачивающий агент, который позволяет воде растекаться тонкой пленкой, подобной той, которая возникает при скольжении или при мытье пола.
В этой версии 2012 года указано, что плитка, подходящая для ровных внутренних помещений, по которым предполагается ходить во влажном состоянии, должна иметь DCOF во влажном состоянии 0,42 или выше при испытании в соответствии со стандартной процедурой (т. е. согласно методологии DCOF).
Безопасное решение ® Соответствует этим новым требованиям DCOF и превосходит их.
Испытание на коэффициент трения | ASTM D1894 Testing
Что такое коэффициент трения (COF)?
Трение — один из первых принципов физики, который изучают в школе, и определяется как сила, противодействующая относительному движению твердых поверхностей, слоев жидкости и элементов материала, скользящих друг относительно друга.
Что такое коэффициент трения?
Прибор для измерения коэффициента трения (COF) предназначен для измерения статического и кинетического коэффициентов трения пластиковой пленки, пластикового текстиля, листового металла, металла с покрытием, кожаных картонных коробок с печатью, упаковочных материалов, бумаги и других поверхностей.
Как вы проводите проверку коэффициента трения?
Принцип работы тестера COF состоит из неподвижного горизонтального стола или плоскости и подвижных салазок. Трос прикрепляет салазки к тензодатчику через шкив, который направляет буксирный трос во время испытания. Когда буксируемые салазки движутся по испытательному образцу, сила трения фиксируется тензодатчиком, и данные записываются для последующего анализа для определения как статического, так и кинетического трения.
Почему тензодатчики серии FUTEK LSB206 подходят для испытаний на трение?
Миниатюрный цифровой тензодатчик FUTEK LSB206 с S-образной балкой может точно измерять статическую и кинетическую силы трения, сохраняя при этом нелинейность ±0,1% от емкости тензодатчика.
Миниатюрный тензодатчик LSB206 предлагает уникальную встроенную 10-кратную защиту от перегрузок в обоих направлениях, при растяжении и сжатии с грузоподъемностью от 1 фунта до 100 фунтов. Модель имеет внутреннюю резьбу M3x0,5, изгиб выполнен из 17-4 SS, а корпус изготовлен из штампованного алюминия. LSB206 предлагает два варианта кабеля: 7-контактный разъем Nano для легкого отсоединения или вариант кабеля с механическим компенсатором натяжения.
Для встроенных OEM-приложений наиболее вероятным вариантом является выход SPI или UART. LSB206 обеспечивает преобразование сигнала для встроенных приложений, которые можно подключить непосредственно к вашей системе.
Наша команда разработчиков программного обеспечения разработала пакеты для поддержки таких разработок и сбора данных. Если вы хотите прочитать данные датчика на ноутбуке, LSB206 предлагает адаптер UART-USB.
В сочетании с датчиком и преобразователем сигналов SENSIT SOFTWARE представляет собой инструмент, который позволяет инженерам и операторам собирать и анализировать данные испытаний на трение. Его можно использовать для графического отображения результатов испытаний для мгновенного создания кривых профиля коэффициента трения.
Почему встроенный цифровой преобразователь сигналов FUTEK QIA128 хорошо подходит для испытаний на трение?
При проведении испытаний на трение в соответствии со стандартом испытаний ASTM D1894 важно использовать испытательное устройство не только с надежным и высокоточным датчиком силы, но и с высокой скоростью сбора данных. Поскольку тестовые события могут происходить быстро, тест коэффициента трения с низкой частотой дискретизации данных может пропускать ключевые пики и впадины в данных, что приводит к неточному среднему значению статического или кинетического трения.
