Да, значение коэффициента кинетического трения с учетом массы или без учета такое же.

Поскольку трение — это величина, не зависящая от абсолютной массы системы, масса не влияет на величину трения, участвующего в процессе. Следовательно, коэффициент кинетического трения остается неизменным с учетом массы объекта или без него.

Коэффициент кинетического трения — это числовое значение, свидетельствующее о наличии силы трения между объектами.

Поскольку на трение влияет природа материала, очевидно, что на его коэффициент также в значительной степени влияет природа материала.

Без коэффициента кинетического трения довольно сложно измерить силу, которая заставляет объект препятствовать его движению.

Трение всегда пропорционально нормальной перпендикулярной реакции между поверхностями. Это соотношение пропорциональности определяется безразмерной величиной, называемой коэффициентом. Коэффициент кинетического трения измеряет абсолютное значение силы трения, которая останавливает движущийся объект.

Обычно значение кинетического коэффициента трения колеблется от 0 до 1. Иногда это дает значение коэффициента больше 1.

Если влияние силы трения сильнее, чем перпендикулярная реакция между двумя движущимися поверхностями, значение кинетического коэффициента трения будет иметь значение больше 1. Максимальная сила трения заставляет объект ограничивать свое движение, так что автоматически увеличивается коэффициент кинетического трения. пропорционально.

Рассеяние энергии из-за трения можно описать в терминах Закона сохранения энергии.

Более высокий коэффициент кинетического трения означает, что сила трения больше, чем приложенная сила. Сложная задача — удержать тело в движении при наличии трения. Следовательно, чтобы удерживать тело в движении, требуется большая сила. Максимальная сила, прилагаемая для удержания тела в движении, вызывает кинетическая энергия рассеивание выделяется в виде тепла.

Коэффициент трения — Sciencetopia

Коэффициент трения (COF) — это мера сопротивления между двумя поверхностями. Его также можно определить как отношение трения к нормальной реакции. Например,

COF = Трение / Нормальная реакция

Здесь

• Трение — когда мы толкаем объект по полу, он движется медленнее из-за противодействующей силы, называемой трением.
• Нормальная реакция – когда два тела соприкасаются друг с другом, они действуют друг на друга с силой, называемой нормальной реакцией.

Свойства коэффициента трения

• Мы используем греческий символ Mu (μ) для обозначения коэффициента трения.
• Безразмерная и безразмерная величина.
• Значение зависит от материала предметов.
• Объект может скользить, только если коэффициент трения больше 1. В противном случае он не может скользить.

Как найти коэффициент трения?

Пусть тело покоится на горизонтальном столе, как показано на рисунке ниже.

Когда к нему приложена сила F горизонтально, тело просто начинает скользить по поверхности. Из законов трения сила трения F пропорциональна нормальной реакции

То есть

Трение (F) ∝ Нормальная реакция (R)

  или F ∝ R
  или, F = мкР
 

, где μ — константа пропорциональности, называемая коэффициентом трения между двумя контактирующими поверхностями.

Следовательно,

  μ = F / R
 

Какие существуют типы коэффициентов трения?

В зависимости от типа трения коэффициент трения можно разделить на два типа

• Коэффициент статического трения
• Коэффициент кинетического трения

1. Коэффициент статического трения

Мы можем определить коэффициент статического трения отношение предельного трения к нормальной реакции и его символ μ _с .

Отсюда формула коэффициента трения покоя:

  μ  s  = Предельное трение (F) / Нормальная реакция (R)
 

Здесь Предельное трение — это максимальное статическое трение, при котором одно тело может двигаться по другому телу.

2. Коэффициент кинетического трения

Мы можем определить коэффициент кинетического трения как отношение кинетического трения к нормальной реакции, и его символ равен μ _к .

Отсюда формула коэффициента кинетического трения:

  μ  k  = кинетическое трение (F  k  ) / нормальная реакция (R)
 

Здесь кинетическое трение — это трение между телами, когда одно тело движется или катится по другому.

Связь между коэффициентами кинетического и статического трения

  Предельное трение (F) > Кинетическое трение (F  k  )
  или, (F/R) > (F  k /R)
  
  или µ  s  > µ  k  

Следовательно, коэффициент предельного трения всегда больше коэффициента кинетического трения.

1. Как найти коэффициент кинетического трения на склоне?

Предположим, у нас есть наклонная плоскость, которая составляет 60 градусов с горизонтальной плоскостью, и ящик скользит вниз с ускорением 5,62 м/с ² .

Здесь

• Угол наклона (A) = 60 градусов
• Ускорение ящика (a) = 5,62 м/с ²
• Коэффициент трения (μ _k ) = ?

На изображении выше сила, действующая на наклонную плоскость, равна

Сила = mgsinA – Сила трения

Мы знаем,

• Сила = ma
• Сила трения = μ _k R (нормальная реакция)

Подставляя значение

  => ma = mgsinA - μ  k  R
 

Кроме того, на изображении значение R равно mgCosA . Итак, наше уравнение становится

  => ma = mgsinA - μ  k  (mgcosA)
 

Прием мг общий

  => ma = мг (sinA - μ  k  cosA)
 

сняв м с двух сторон, получим

  => a = g (sinA - μ  k  cosA)
 

подставив значение на , g (ускорение под действием силы тяжести) и A

  => 5,62 = 9,8 (sin60 - μ  k  cos60)
  => 5,62 / 9,8 = sin60 - мк  к  cos60
 

мы знаем значение sin60 равно 0,87 и cos60 равно 0,5

  => 0,57 = 0,87 - мк  к  0,5
  =>  мк  к  0,5 = 0,87 - 0,57
  => мк  к  = 0,3/0,5
  => μ  k  = 0,6 

Следовательно, коэффициент кинетического трения (трения скольжения) равен 0,6 .

2. Что такое μ

Предположим, что брусок массой 6 кг толкается по поверхности стола силой 9 ньютонов. Найдите коэффициент трения между бруском и поверхностью стола, если он движется с постоянной скоростью 1,8 м/с.

Здесь

• Масса блока (м) = 6 кг
• Приложенная сила (F) = 9 Ньютон
• Постоянная скорость блока (v) = 1,8 м/с
• μ _k между блоком и столешницей = ?

Согласно нашей диаграмме сила, приложенная к телу, равна

  Приложенная сила = ma + сила трения
  
  F = F  f  + мА
 

Из нашего вопроса мы знаем, что блок движется с постоянной скоростью, поэтому ускорение (a) становится равным 0 .

  => F = F  f  + м * 0
  => Ф = Ф  f  

Мы знаем, что величина силы трения равна μ _k R (сила реакции). Подстановка значения

  => F = μ  k  R
  => F = μ  k  (мг)
  => мк  к  = Ф/(мг)
 

Замена значения м , г и F

  => мк  к  = 9 / (6 * 9,8)
  => мк  к  = 9 / 58,8
  => мк  к  = 0,15.
 

Следовательно, коэффициент трения между блоком и столешницей равен 0,15 .

Coefficient of Friction of Common Materials

Сопутствующая статья

• Типы трения

9.

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Дэниел У. Бейкер и Уильям Хейнс
• Университет штата Колорадо через Engineeringstatics

Ключевые вопросы

• Сравните виды трения, рассматриваемые в статике, с другими существующими типами трения
• Знайте, когда можно использовать уравнение \(F=\mu_\text{s} N\), а когда нельзя
• Графически покажите, как векторы трения и нормальной силы связаны с результирующим вектором трения и углом трения при предстоящем движении.
• Найдите и вычислите угол трения \(\phi_\text{s}\) на диаграмме свободного тела
• Объясните, как распределенная нормальная сила может быть представлена ​​точечной силой, которая перемещается по мере изменения распределения нормальной силы.

Существует несколько типов трения, в том числе:

1. Сухое трение: сила, препятствующая скольжению одной твердой поверхности по другой твердой поверхности
2. Жидкостное трение: трение между слоями вязкой жидкости в движении
3. Внутреннее трение: сила сопротивления внутренней деформации твердого материала

Статика фокусируется на сухом трении. Сухое трение возникает между двумя контактирующими поверхностями и всегда действует в направлении, противоположном относительному движению контактирующих поверхностей. Мы можем представить эту распределенную силу как сосредоточенную силу трения. В зависимости от деталей ситуации сухое трение может удерживать объект в равновесии или вызывать его ускорение или замедление. В Статика нас интересуют только объекты, находящиеся в равновесии; ускорение и замедление объектов будут рассмотрены в другом курсе.

Рассмотрим футбольные тренировочные сани, показанные на рис. 9.1.1. Перед использованием вес саней поддерживается нормальной силой непосредственно под центром тяжести, а трение между землей и салазками равно нулю. Когда игроки толкают сани, чтобы сдвинуть их вправо, вдоль нижней поверхности салазок возникает сухое трение, чтобы предотвратить скольжение салазок вправо. Эта сила трения представлена ​​в виде точечной нормальной силы, смещенной от центра тяжести салазок. Это смещение требуется для поддержания вращательного равновесия с учетом толкающей силы. Если сила толкания достаточно велика, равновесие нарушится, и сани начнут скользить вправо.

Рисунок 9.1.1. Сухое трение возникает между днищем тренировочных саней и полем, когда движение приближается или происходит.

Силы трения, действующие на мотоцикл на рис. 9.1.2, более сложны. Оба колеса вращаются по часовой стрелке, но заднее колесо приводится в движение двигателем и цепью, а переднее колесо вращается за счет трения о дорогу. Сила трения на заднем колесе действует вправо и позволяет велосипеду поддерживать скорость или ускоряться. Сухое трение на передней шине действует влево и замедляет движение мотоцикла.

Рисунок 9.1.2. Сухое трение на мотоцикле происходит там, где шины соприкасаются с дорогой.

Как из условия задачи определить, какую фазу трения использовать?

Наиболее часто используемой моделью сухого трения является кулоновское трение, которое включает фазы (как показано на рис. 9.1.4 ниже): (1) статическое, но не предстоящее трение, (2) приближающееся движение и (3) кинетическое трение. Кулоновское трение зависит от коэффициента трения \(\mu\), который служит константой пропорциональности между нормальной силой и силой трения. Коэффициент трения \mu всегда больше 0 и обычно меньше 1. Коэффициент трения может быть больше 1 для материалов, которые проявляют положительную адгезию друг к другу (например, силиконовый каучук или склеенные поверхности).

Рисунок 9.1.4. Простая модель книги, которую толкают горизонтально, сидя на столе. FBD предназначены для системы, книги и стола. Кроме того, показан график кулоновского трения и пронумерованы различные фазы.

Вот более подробное обсуждение того, что происходит на каждой фазе трения.

1. В начале графика на рис. 9.1.4 существует материальное взаимодействие между книгой и столом, поэтому сила трения доступна, но не задействована \(F_f=F_\text{push}=0\text{ .}\)
2. Если предположить, что толкающая сила \(F_\text{push}\) постепенно увеличивается от нуля в этой статической, но не надвигающейся фазе, сила трения увеличивается пропорционально, чтобы поддерживать равновесие сил и статическое состояние коробки \(F_f=F_\ текст{нажать}\текст{.}\)
3. Затем достигается максимально возможное трение при приближающемся движении, и сила толкания соответствует максимальной силе трения \(F_{f_\text{max}}=\mu_\text{s} N\text{.}\)
4. Наконец, если толкающая сила увеличивается за пределы приближающегося движения, книга начинает двигаться под действием кинетического трения \(F_{f_\text{max}}=\mu_k N\text{. }\)

Обратите внимание, что трение при предстоящем движении всегда больше, чем кинетическое трение, потому что коэффициент \(\mu_\text{s} \gt \mu_k\) для большинства материалов. На практике это говорит нам о том, что как только материал начинает двигаться, его легче продолжать двигаться, чем начинать движение из состояния покоя.

Если вам интересно, почему мы включаем кинетическое трение в курс статики, помните, что тело, находящееся в равновесии, может двигаться с постоянной скоростью.

Ключ к решению, какой тип трения подходит для данной проблемы, будет зависеть от специфики постановки задачи.

Таблица   9.1.5.  Краткое описание трех фаз трения с ключом к распознаванию и примерами каждой из них.

Обратите внимание, что когда вы решаете статические, но не приближающиеся задачи движения (в отличие от приближающихся или кинетических), вам потребуется один дополнительный фрагмент данных, указанный в задаче, для решения как для \(F_f \), так и для \ (N\), так как вы не сможете применить уравнение \(F_f=\mu N\text{.}\)

Угол трения и равнодействующая трения

Трение и нормальные силы могут быть представлены двумя эквивалентными способами:

Трение и нормальные силы. Использование этих перпендикулярных векторов наиболее удобно в задачах типа блоков и клиньев и одинаково хорошо применимо во всех трех фазах трения (статическое, но не надвигающееся, надвигающееся движение и кинетическое трение)

Результирующая сила и угол трения. Вспомним, что результанты представляют собой сумму двух или более векторов. В этом случае равнодействующая силы трения равна \(\vec{R}=\vec{F}+\vec{N}\text{.}\). Угол трения \(\phi_s \) — это угол между равнодействующей силы трения и нормальные силы, но применима только при надвигающемся движении. Результат трения и угол трения используются для задач типа винтов, гибких ремней и подшипников скольжения.

Рисунок 9.1.6. Блок веса \(W\) отталкивается в сторону под действием силы \(P\text{.}\) Совместное воздействие трения и нормальных сил можно смоделировать как отдельное трение (\(F\)) и нормальное (\(N\)) силы (слева) или результирующая сила трения (\(R\)) и угол трения \((\phi_s)\text{. }\)

Угол трения \(\phi_s\) относится непосредственно к коэффициенту трения покоя \((\mu_\text{s})\), поскольку угол трения \(\phi_s\) — это внутренний угол прямоугольного треугольника, образованный нормальной силой \(N\text{ ,}\) равнодействующая трения \(R\text{,}\) и сила трения \(F\text{.}\) Отсюда: 9{-1}\left(\frac{F}{N} \right)\tag{9.1.1} \end{equation}

Нормальные силы

Обычно в двумерных задачах нормальные силы представляются в точке контакта или в середине контактной поверхности. Однако нормальные силы редко представляют собой точечные нагрузки, а представляют собой нагрузки, распределенные по поверхности. Вектор точечной силы мы обычно представляем как нормальную силу на распределенных нагрузках (глава 7). Чтобы продемонстрировать это далее, взгляните на рисунок 9.1.7.

Рисунок 9.1.7. (A) Ящик в состоянии покоя имеет равномерно распределенную нормальную силу вдоль дна ящика. Следовательно, результирующая нормальная сила расположена непосредственно под силой веса, а сила трения (пока она доступна) не задействована. (B) При приложении толкающей силы \(F_\text{push}\) распределенная нормальная сила меняет форму, а результирующая нормальная сила \(N\) смещается вправо для поддержания равновесия. (C) Эта тенденция сохраняется по мере того, как вы сильнее нажимаете на коробку, поскольку нормальная сила продолжает смещаться вправо.

Эта страница под названием 9.1: Сухое трение распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0, автором, ремикшированием и/или курированием занимались Дэниел У. Бейкер и Уильям Хейнс (Engineeringstatics) посредством исходного контента, который был отредактирован для стиль и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Автор

   Дэниел В.