Site Loader

Содержание

Сила трения скольжения — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Изображения сил действующих на скользящее тело. Изображения действующих сил на тело, находящееся на ровной и наклонной плоскости.

Сила трения скольжения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения. Так как никакое тело не является абсолютно ровным, сила трения не зависит от площади соприкосновения, и истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой; кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга[1].

Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается латинской буквой k {\displaystyle k} или греческой буквой μ {\displaystyle \mu } . Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то μ {\displaystyle \mu } можно считать постоянным. В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле

[1]:

F = μ N {\displaystyle F=\mu N}

μ {\displaystyle \mu }  — коэффициент трения скольжения,

N {\displaystyle N}  — сила нормальной реакции опоры.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда в большей или меньшей степени происходит преобразование механического движения в другие формы движения материи — чаще всего в тепловую форму движения, и происходит нагревание взаимодействующих тел.

Типы трения скольжения

Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазочный материал), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

По физике взаимодействия трение скольжения принято разделять на:

  • Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазочными материалами — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя.
  • Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком)
  • Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазочного материала) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
  • Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
  • Граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

Также можно классифицировать трение по его области. Силы трения, возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения. Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

Измерение

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики. Поэтому нет точной формулы для коэффициента трения. Его оценка производится на основе эмпирических данных: так как по первому закону Ньютона тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения, то для измерения действующей на тело силы трения достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.

Таблица коэффициентов трения скольжения

Значения таблицы взяты из справочника по физике[2]

Таблица коэффициентов трения скольжения, μ {\displaystyle \mu }
Трущиеся материалы (при сухих поверхностях) Коэффициенты трения
покоя при движении
Алюминий по алюминию 0,94
Бронза по бронзе 0,20
Бронза по чугуну 0,21
Дерево по дереву (в среднем) 0,65 0,33
Дерево по камню 0,46-0,60
Дуб по дубу (вдоль волокон) 0,62 0,48
Дуб по дубу (перпендикулярно волокнам)
0,54 0,34
Железо по железу 0,15 0,14
Железо по чугуну 0,19 0,18
Железо по бронзе (слабая смазка) 0,19 0,18
Канат пеньковый по деревянному барабану 0,40
Канат пеньковый по железному барабану 0,25
Каучук по дереву 0,80 0,55
Каучук по металлу 0,80 0,55
Кирпич по кирпичу (гладко отшлифованные) 0,5-0,7
Колесо со стальным бандажем по рельсу 0,16
Лед по льду 0,028
Метал по аботекстолиту 0,35-0,50
Метал по дереву (в среднем) 0,60 0,40
Метал по камню (в среднем) 0,42-0,50
Метал по металу (в среднем) 0,18-0,20
Медь по чугуну 0,27
Олово по свинцу 2,25
Полозья деревянные по льду 0,035
Полозья обитые железом по льду 0,02
Резина (шина) по твердому грунту 0,40-0,60
Резина (шина) по чугуну 0,83 0,8
Ремень кожаный по деревянному шкиву 0,50 0,30-0,50
Ремень кожаный по чугунному шкиву 0,30-0,50 0,56
Сталь по железу 0,19
Сталь (коньки) по льду 0,02-0,03 0,015
Сталь по райбесту 0,25-0,45
Сталь по стали 0,15-0,25 0,09 (ν = 3 м/с)

0,03 (ν = 27 м/с)

Сталь по феродо 0,25-0,45
Точильный камень (мелкозернистый) по железу 1
Точильный камень (мелкозернистый) по стали 0,94
Точильный камень (мелкозернистый) по чугуну 0,72
Чугун по дубу 0,65 0,30-0,50
Чугун по райбесту 0,25-0,45
Чугун по стали 0,33 0,13 (ν = 20 м/с)
Чугун по феродо 0,25-0,45
Чугун по чугуну 0,15

Примечания

  1. 1 2 Билимович Б. Ф. Законы механики в технике. — М., Просвещение, 1975. — Тираж 80000 экз. — с. 58
  2. Енохович А. С. Справочник по физике. — Просвещение, 1978. — С. 85. — 416 с.


Сила трения скольжения — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Изображения сил действующих на скользящее тело. Изображения действующих сил на тело, находящееся на ровной и наклонной плоскости.

Сила трения скольжения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения. Так как никакое тело не является абсолютно ровным, сила трения не зависит от площади соприкосновения, и истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой; кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга[1].

Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается латинской буквой k {\displaystyle k} или греческой буквой μ {\displaystyle \mu } . Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то μ {\displaystyle \mu } можно считать постоянным. В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле

[1]:

F = μ N {\displaystyle F=\mu N}

μ {\displaystyle \mu }  — коэффициент трения скольжения,

N {\displaystyle N}  — сила нормальной реакции опоры.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости

тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда в большей или меньшей степени происходит преобразование механического движения в другие формы движения материи — чаще всего в тепловую форму движения, и происходит нагревание взаимодействующих тел.

Типы трения скольжения

Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазочный материал), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

По физике взаимодействия трение скольжения принято разделять на:

  • Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазочными материалами — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя.
  • Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком)
  • Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазочного материала) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
  • Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
  • Граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

Также можно классифицировать трение по его области. Силы трения, возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения. Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

Измерение

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики. Поэтому нет точной формулы для коэффициента трения. Его оценка производится на основе эмпирических данных: так как по первому закону Ньютона тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения, то для измерения действующей на тело силы трения достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.

Таблица коэффициентов трения скольжения

Значения таблицы взяты из справочника по физике[2]

Таблица коэффициентов трения скольжения, μ {\displaystyle \mu }
Трущиеся материалы (при сухих поверхностях) Коэффициенты трения
покоя при движении
Алюминий по алюминию 0,94
Бронза по бронзе 0,20
Бронза по чугуну 0,21
Дерево по дереву (в среднем) 0,65 0,33
Дерево по камню 0,46-0,60
Дуб по дубу (вдоль волокон) 0,62 0,48
Дуб по дубу (перпендикулярно волокнам) 0,54 0,34
Железо по железу 0,15 0,14
Железо по чугуну 0,19 0,18
Железо по бронзе (слабая смазка) 0,19 0,18
Канат пеньковый по деревянному барабану 0,40
Канат пеньковый по железному барабану 0,25
Каучук по дереву 0,80 0,55
Каучук по металлу 0,80 0,55
Кирпич по кирпичу (гладко отшлифованные) 0,5-0,7
Колесо со стальным бандажем по рельсу 0,16
Лед по льду 0,028
Метал по аботекстолиту 0,35-0,50
Метал по дереву (в среднем) 0,60 0,40
Метал по камню (в среднем) 0,42-0,50
Метал по металу (в среднем) 0,18-0,20
Медь по чугуну 0,27
Олово по свинцу 2,25
Полозья деревянные по льду 0,035
Полозья обитые железом по льду 0,02
Резина (шина) по твердому грунту 0,40-0,60
Резина (шина) по чугуну 0,83 0,8
Ремень кожаный по деревянному шкиву 0,50 0,30-0,50
Ремень кожаный по чугунному шкиву 0,30-0,50 0,56
Сталь по железу 0,19
Сталь (коньки) по льду 0,02-0,03 0,015
Сталь по райбесту 0,25-0,45
Сталь по стали 0,15-0,25 0,09 (ν = 3 м/с)

0,03 (ν = 27 м/с)

Сталь по феродо 0,25-0,45
Точильный камень (мелкозернистый) по железу 1
Точильный камень (мелкозернистый) по стали 0,94
Точильный камень (мелкозернистый) по чугуну 0,72
Чугун по дубу 0,65 0,30-0,50
Чугун по райбесту 0,25-0,45
Чугун по стали 0,33 0,13 (ν = 20 м/с)
Чугун по феродо 0,25-0,45
Чугун по чугуну 0,15

Примечания

  1. 1 2 Билимович Б. Ф. Законы механики в технике. — М., Просвещение, 1975. — Тираж 80000 экз. — с. 58
  2. Енохович А. С. Справочник по физике. — Просвещение, 1978. — С. 85. — 416 с.

Сила трения скольжения — Википедия. Что такое Сила трения скольжения

Изображения сил действующих на скользящее тело. Изображения действующих сил на тело, находящееся на ровной и наклонной плоскости.

Сила трения скольжения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения. Так как никакое тело не является абсолютно ровным, сила трения не зависит от площади соприкосновения, и истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой; кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга[1].

Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается латинской буквой k {\displaystyle k} или греческой буквой μ {\displaystyle \mu } . Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то μ {\displaystyle \mu } можно считать постоянным. В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле[1]:

F = μ N {\displaystyle F=\mu N}

μ {\displaystyle \mu }  — коэффициент трения скольжения,

N {\displaystyle N}  — сила нормальной реакции опоры.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда в большей или меньшей степени происходит преобразование механического движения в другие формы движения материи — чаще всего в тепловую форму движения, и происходит нагревание взаимодействующих тел.

Типы трения скольжения

Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазочный материал), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

По физике взаимодействия трение скольжения принято разделять на:

  • Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазочными материалами — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя.
  • Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком)
  • Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазочного материала) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
  • Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
  • Граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

Также можно классифицировать трение по его области. Силы трения, возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения. Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

Измерение

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики. Поэтому нет точной формулы для коэффициента трения. Его оценка производится на основе эмпирических данных: так как по первому закону Ньютона тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения, то для измерения действующей на тело силы трения достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.

Таблица коэффициентов трения скольжения

Значения таблицы взяты из справочника по физике[2]

Таблица коэффициентов трения скольжения, μ {\displaystyle \mu }
Трущиеся материалы (при сухих поверхностях) Коэффициенты трения
покоя при движении
Алюминий по алюминию 0,94
Бронза по бронзе 0,20
Бронза по чугуну 0,21
Дерево по дереву (в среднем) 0,65 0,33
Дерево по камню 0,46-0,60
Дуб по дубу (вдоль волокон) 0,62 0,48
Дуб по дубу (перпендикулярно волокнам) 0,54 0,34
Железо по железу 0,15 0,14
Железо по чугуну 0,19 0,18
Железо по бронзе (слабая смазка) 0,19 0,18
Канат пеньковый по деревянному барабану 0,40
Канат пеньковый по железному барабану 0,25
Каучук по дереву 0,80 0,55
Каучук по металлу 0,80 0,55
Кирпич по кирпичу (гладко отшлифованные) 0,5-0,7
Колесо со стальным бандажем по рельсу 0,16
Лед по льду 0,028
Метал по аботекстолиту 0,35-0,50
Метал по дереву (в среднем) 0,60 0,40
Метал по камню (в среднем) 0,42-0,50
Метал по металу (в среднем) 0,18-0,20
Медь по чугуну 0,27
Олово по свинцу 2,25
Полозья деревянные по льду 0,035
Полозья обитые железом по льду 0,02
Резина (шина) по твердому грунту 0,40-0,60
Резина (шина) по чугуну 0,83 0,8
Ремень кожаный по деревянному шкиву 0,50 0,30-0,50
Ремень кожаный по чугунному шкиву 0,30-0,50 0,56
Сталь по железу 0,19
Сталь (коньки) по льду 0,02-0,03 0,015
Сталь по райбесту 0,25-0,45
Сталь по стали 0,15-0,25 0,09 (ν = 3 м/с)

0,03 (ν = 27 м/с)

Сталь по феродо 0,25-0,45
Точильный камень (мелкозернистый) по железу 1
Точильный камень (мелкозернистый) по стали 0,94
Точильный камень (мелкозернистый) по чугуну 0,72
Чугун по дубу 0,65 0,30-0,50
Чугун по райбесту 0,25-0,45
Чугун по стали 0,33 0,13 (ν = 20 м/с)
Чугун по феродо 0,25-0,45
Чугун по чугуну 0,15

Примечания

  1. 1 2 Билимович Б. Ф. Законы механики в технике. — М., Просвещение, 1975. — Тираж 80000 экз. — с. 58
  2. Енохович А. С. Справочник по физике. — Просвещение, 1978. — С. 85. — 416 с.

Коэффициенты трения

Сила трения качения описывается как: Fтр=kтр(Fn/r) , где kтр- коэффициент трения а Fn — прижимающая сила, а r — радиус колеса. Размерность коэффициента трения качения, естественно, [длина]. Ниже приводится таблица полезных диапазонов коэффициентов трения качения для различных пар материалов в см.

Коэффициенты трения скольжения для различных материалов

Трущиеся поверхности k
Бронза по бронзе 0,2
Бронза по стали 0,18
Дерево сухое по дереву 0,25 — 0,5
Деревянные полозья по снегу и льду 0,035
то же, но полозья обиты стальной полосой 0,02
Дуб по дубу вдоль волокон 0,48
тоже поперек волокон одного тела и вдоль волокон другого 0,34
Канат пеньковый мокрый по дубу 0,33
Канат пеньковый сухой по дубу 0,53
Кожаный ремень влажный по металлу 0,36
Кожаный ремень влажный по дубу 0,27 — 0,38
Кожаный ремень сухой по металлу 0,56
Колесо со стальным бандажом по стальному рельсу 0,16
Лед по льду 0,028
Медь по чугуну 0,27
Металл влажный по дубу 0,24-0,26
Металл сухой по дубу 0,5-0,6
Подшипник скольжения при смазке 0,02-0,08
Резина (шины) по твердому грунту 0,4-0,6
Резина (шины) по чугуну 0,83
Смазанный жиром кожаный ремень по металлу 0,23
Сталь (или чугун) по феродо* и райбесту* 0,25-0,45
Сталь по железу 0,19
Сталь по льду (коньки) 0,02-0,03
Сталь по стали 0,18
Сталь по чугуну 0,16
Фторопласт по нержавеющей стали 0,064-0,080
Фторопласт-4 по фторопласту 0,052-0,086
Чугун по бронзе 0,21
Чугун по чугуну 0,16
Примечание. Звездочкой отмечены материалы, применяемые в тормозных и фрикционных устройствах.

Таблица коэффициентов трения покоя (коэффициентов сцепления) для различных пар материалов.

Материал

Ксц

Химически чистые металл по металлу

совсем без окисных пленок (тщательно очищенные) 100
несмазанные на воздухе 1,0
смазанные минеральным маслом 0,2-0,4
смазанные растительными и животными маслами 0,1

Сплавы, по стали

медно-свинцовый несмазанный 0,2
медно-свинцовый смазанный минеральным маслом 0,1
Сплав Вуда, белый металл = white metall несмазанный 0,7
Сплав Вуда, белый металл смазанный минеральным маслом 0,1
Фосфористая бронза, латунь несмазанная 0,35
Фосфористая бронза, латунь смазанная минеральным маслом 0,15-0,2
Сталь обычная несмазанная 0,4
Сталь обычная смазанная минеральным маслом 0,1-0,2
Стальные поверхности высокой твердости несмазанные 0,6

Стальные поверхности высокой твердости при смазке:

 
— растительные и животные масла 0,08-0,1
— минеральные масла 0,12
— дисульфид молибдена 0,1
— олеиновая кислота 0,08
— спирт, бензин 0,4
— глицерин 0,2
Тонкая пленка индия толщиной 10-3-10-4 см на твердом основании 0,08
Тонкая пленка свинца на твердом основании 0,15
Тонкая пленка меди на твердом основании 0,3

Неметаллические материалы

стекло по стеклу, очищенные 1
стекло по стеклу, смазанные жидкими углеводородами или жирными кислотами 0,3-0,6
стекло по стеклу, смазанные твердыми углеводородами 0,1
Алмаз по алмазу, очищенные и дегазированные 0,4
Алмаз по алмазу, очищенные, на воздухе 0,1
Алмаз по алмазу, смазанные 0,05-0,1
Сапфир по сапфиру , очищенные и дегазированные 0,6
Сапфир по сапфиру, очищенные, на воздухе 0,2
Сапфир по сапфиру, смазанные 0,15-0,2
Графит по графиту, очищенные и дегазированные 0,5-0,8
Графит по графиту, очищенные, на воздухе 0,1
Графит по графиту, смазанные, на воздухе 0,1
Графит по стали, очищенный и смазанный 0,1
Каменная соль очищенная по каменной соли 0,8
Нитрат соды по нитрату соды очищенные 0,5
Нитрат соды по нитрату соды смазанные 0,12
   
Лед по льду при ниже -50°С 0,5
Лед по льду в диапазоне 0/ -20°С 0,05-0,1
   
Карбид вольфрама по стали, очищенные 0,4-0,6
Карбид вольфрама по стали, смазанные 0,1-0,2
   
Перпекс или полиэтилен по перпексу или полиэтилену, очищенные 0,8
Перпекс или полиэтилен по стали, очищенные 0,3-0,5
Нейлон по нейлону 0,5
ПТФЕ по ПТФЕ (Ф-4, фторопласт-4) 0,04-0,1
ПТФЕ по стали 0,04-0,1
   
Шерстяное волокно по роговине (материал вроде рога быка) , очищенное, по ворсу 0,4-0,6
Шерстяное волокно по роговине (материал вроде рога быка) , очищенное, против ворса 0,8-0,1
Шерстяное волокно по роговине (материал вроде рога быка) , смазанное, по ворсу 0,3-0,4
Шерстяное волокно по роговине (материал вроде рога быка) ,смазаное, против ворса 0,5-0,3
   
Хлопковая нить по хлопковой нити в состоянии поставки 0,3
Хлопок по хлопку (вата) в состоянии поставки 0,6
Шелк по шелку в состоянии поставки 0,2-0,3
   
Дерево по дереву, очищенное сухое 0,2-0,5
Дерево по дереву, очищенное влажное 0,2
Дерево по кирпичу, очищенное сухое 0,3-0,4
   
Кожа по металлу очищенная сухая 0,6
Кожа по металлу очищенная влажная 0,4
Кожа по металлу очищенная смазанная 0,2
   
Тормозной материал по чугуну очищенный 0,4
Тормозной материал по чугуну влажный 0,2
Тормозной материал по чугуну смазанный 0,1

 

Коэффициенты трения качения.

Сила трения качения описывается как:

Fтр=kтр(Fn/r) , где kтр— коэффициент трения а Fn — прижимающая сила, а r — радиус колеса.

Размерность коэффициента трения качения, естественно, [длина].

Ниже приводится таблица полезных диапазонов коэффициентов трения качения для различных пар материалов в см.

Коэффициенты трения качения.
Стальное колесо по стали 0,001-0,05
Дереянное колесо по дереву 0,05-0,08
Стальное колесо по дереву 0,15-0,25
Пневматичекая шина по асфальту 0,006-0,02
Деревянное колесо по стали 0,03-0,04
Шарикоподшипник (подшипник качения) 0,001-0,004
Роликоподшипник (тоже качения) 0,0025-0,01
Шарик твердой стали по стали 0,0005-0,001

Сила трения скольжения — силы, возникающие между соприкасающимися телами при их относительном движении. Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазка), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения и не зависит от площади соприкосновения. (Это можно объяснить тем, что никакое тело не является абсолютно ровным. Поэтому истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой. Кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга.) Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается чаще всего латинской буквой «k» или греческой буквой «μ». Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то «k» можно считать постоянным.

В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле:

, где

 — коэффициент трения скольжения,

 — сила нормальной реакции опоры.

По физике взаимодействия трение принято разделять на:

  • Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя.
  • Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком)
  • Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазки) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
  • Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
  • Граничное, когда в области контакта могут содержатся слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики.

При механических процессах всегда происходит в большей или меньшей степени преобразование механического движения в другие формы движения материи (чаще всего в тепловую форму движения). В последнем случае взаимодействия между телами носят названия сил трения.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда происходит нагревание взаимодействующих тел.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении. Силы трения возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения.

Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

В реальных движениях всегда возникают силы трения большей или меньшей величины. Поэтому при составлении уравнений движения, строго говоря, мы должны в число действующих на тело сил всегда вводить силу трения F тр.

Тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения.

Для измерения силы трения, действующей на тело, достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения. 

Статика. Лекция №7

Теоретическая механика (Статика)

Краткое содержание: Трение скольжения. Законы Кулона. Угол и конус трения. Условия равновесия. Трение качения.

Трение скольжения

Опыт показывает, что при стремлении двигать одно тело по поверхности другого в плоскости соприкосновения тел возникает сила сопротивления их относительному скольжению. Эту силу, называют силой трения скольжения.

Если твёрдое тело находится на абсолютно гладкой поверхности другого тела в равновесии, то реакция связи направлена по нормали к поверхности.

В действительности абсолютно гладких поверхностей не бывает. Все поверхности тел в той или иной степени шероховаты. Поэтому сила реакции шероховатой поверхности при равновесии тела зависит от активных сил не только по числовой величине, но и по направлению.

Разложим силу реакции шероховатой поверхности на составляющие: одну из которых направим по общей нормали к поверхности соприкосновения, а другую направим в касательной плоскости к этим поверхностям.

Силой трения скольжения (или просто силой трения) называется составляющая силы реакции связи, которая лежит в касательной плоскости к поверхностям соприкасающихся тел.

Силой нормальной реакцией связи называется составляющая силы реакции связи, которая направлена по общей нормали к поверхностям соприкасающихся тел.

Природа силы трения очень сложная и Мы ее не касаемся. В теоретической механике предполагается, что между поверхностями соприкасающихся тел нет смазывающего вещества.

Сухим трением называется трение, когда между поверхностями соприкасающихся тел нет смазывающего вещества.

Будем рассматривать два случая: трения при покое или равновесии тела и трение скольжения при движении одного тела по поверхности другого с некоторой относительной скоростью.

При покое сила трения зависит только от активных сил. При выбранном направлении касательной в точке соприкосновения поверхностей тел сила трения вычисляется по формуле:

Аналогично при выбранном направлении нормали нормальная реакция выражается через заданные силы:

При движении одного тела по поверхности другого сила трения является постоянной величиной.

В инженерных расчетах обычно исходят из ряда установленных опытным путем закономерностей, которые с достаточной для практики точностью отражают основные особенности явления сухого трения. Эти закономерности называются законами трения скольжения или законами Кулона.

Законы Кулона

  1. Сила трения скольжения находится в общей касательной плоскости соприкасающихся поверхностей тел и направлена в сторону, противоположную направлению возможного скольжения тела под действием активных сил. Сила трения зависит от активных сил, и её модуль заключён между нулём и максимальным значением, которое достигается в момент выхода тела из положения равновесия, то есть:

— называется предельной силой трения.

  1. Предельная сила трения скольжения при прочих равных условиях не зависит от площади соприкосновения трущихся поверхностей. Из этого закона следует, что для того чтобы сдвинуть, например кирпич, надо приложить одну и туже, силу, независимо, от того, какой гранью он положен на поверхность, широкой или узкой.

  2. Предельная сила трения скольжения пропорциональна нормальной реакции (нормальному давлению), то есть

,

где безразмерный коэффициент называют коэффициентом трения скольжения; он не зависит от нормальной реакции.

  1. Коэффициент трения скольжения зависит от материала и физического состояния трущихся поверхностей, то есть от величины и характера шероховатости, влажности, температуры и других условий. Коэффициент трения устанавливается экспериментально.

Считается, что коэффициент трения не зависит от скорости движения.

Угол трения. Условия равновесия.

Многие задачи на равновесие тела на шероховатой поверхности, т.е. при наличии трения, удобно решать геометрически. Для этого введем понятие угла и конуса трения.

Реакция реальной (шероховатой) связи слагается из двух составляющих: нормальной реакции и перпендикулярной ей силы трения . Следовательно, реакция связи отклоняется от нормали к поверхности на некоторый угол. При изменении силы трения от нуля до максимальной, сила реакции меняется от нуля до , а ее угол с нормалью растет от нуля до некоторого предельного значения .

Углом трения называется наибольший угол между предельной силой реакции шероховатой связи и нормальной реакцией .

; ;.

Угол трения зависит от коэффициента трения.

Конусом трения называют конус, описанный предельной силой реакции шероховатой связи вокруг направления нормальной реакции.

Пример.

Если к телу, лежащему на шероховатой поверхности, приложить силу Р, образующую угол с нормалью, то тело сдвинется только тогда, когда сдвигающее усилие  будет больше предельной силы трения  (если пренебречь весом тела, то но неравенство



Выполняется только при , т.е. при ,

Следовательно, ни какой силой, образующей с нормалью угол , меньший угла трения  тело вдоль данной поверхности сдвинуть нельзя.

Для равновесия твёрдого тела на шероховатой поверхности необходимо и достаточно, чтобы линия действия равнодействующей активных сил, действующих на твёрдое тело, проходила внутри конуса трения или по его образующей через его вершину.

Тело нельзя вывести из равновесия любой по модулю активной силой, если её линия действия проходит внутри конуса трения.

Пример.

Рассмотрим тело имеющее вертикальную плоскость симметрии. Сечение тела этой плоскости имеет форму прямоугольника. Ширина тела равна 2a.

К телу в точке С, лежащей на оси симметрии, приложена вертикальная сила и в точке А, лежащей на расстоянии h от основания, горизонтальная сила . Реакция плоскости основания (реакция связи) приводится к нормальной реакции и силе трения . Линия действия силы неизвестна. Расстояние от точки С до линии действия силы обозначим x. (). Составим три уравнения равновесия:

Согласно закону Кулона , т.е. . (1)

Так как , то (2)

Проанализируем полученные результаты:

Будем увеличивать силу .

  1. Если , то равновесие будет иметь место до тех пор, пока сила трения не достигнет своей предельной величины, условие (1) превратится в равенство. Дальнейшее увеличение силы приведет к скольжению тела по поверхности.

  2. Если , то равновесие будет иметь место до тех пор, пока сила трения не достигнет величины , условие (2) превратится в равенство. Величина x будет равна h. Дальнейшее увеличение силы приведет к тому, что тело станет опрокидываться вокруг точки B (скольжения не будет).

Трение качения

Трением качения называется сопротивление, возникающее при качении одного тела по поверхности другого.

Рассмотрим цилиндрический каток радиуса r на горизонтальной плоскости. Под катка и плоскости в месте их соприкосновения могут возникнуть реакции, препятствующие действием активных сил каток может катиться по плоскости. Из-за деформации поверхностей не только скольжению, но и качению.

Активные силы, действующие на катки в виде колес, обычно состоят из силы тяжести , горизонтальной силы , приложенной к центру катка, и пары сил с моментом , стремящейся катить колесо. Колесо в этом случае называется ведомо-ведущим. Если , а , то колесо называется ведомым. Если , а , то колесо называется ведущим.

Соприкосновение катка с неподвижной плоскостью из-за деформации катка и плоскости происходит не в точке, а по некоторой линии BD. По этой линии на каток действуют распределенные силы реакции. Если привести силы реакции к точке А, то в этой точке получим главный вектор этих распределенных сил с составляющими (нормальная реакция) и (сила трения скольжения), а также пару сил с моментом .

Р ассмотрим равновение катка. Система сил – плоская. Запишем уравнения равновесия системы сил.

(x)

(y)

(MA)

Момент называется моментом трения качения. Наибольшее значение М достигается в момент начала качения катка по плоскости.

Установлены следующие приближенные законы для наибольшего момента пары сил, препятствующих качению.

1. Наибольший момент пары сил, препятствующих качению, в довольно широких пределах не зависит от радиуса катка.

2. Предельное значение момента пропорционально нормальной реакции .

.

Коэффициент пропорциональности k называют коэффициентом трения качения при покое. Размерность k — это размерность длины.

3. Коэффициент трения качения k зависит от материала катка, плоскости и физического состояния их поверхностей. Коэффициент трения качения при качении в первом приближении можно считать не зависящим от угловой скорости качения катка и его скорости скольжения по плоскости.

Для вагонного колеса по рельсу мм.

Рассмотрим движение ведомого колеса. , а .

Качение колеса начнется, когда выполнится условие или

Скольжение колеса начнется, когда выполнится условие .

Обычно отношение и качение начинается раньше скольжения.

Если , то колесо будет скользить по поверхности, без качения.

6

Лекция 6

01.11.03

Сила трения скольжения — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Сила трения скольжения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения. Так как никакое тело не является абсолютно ровным, сила трения не зависит от площади соприкосновения, и истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой; кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга.

Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается чаще всего латинской буквой <math> k</math> или греческой буквой <math> \mu </math>. Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то <math> k</math> можно считать постоянным. В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле:

<math>F = kN</math>

<math>k</math> — коэффициент трения скольжения,

<math>N</math> — сила нормальной реакции опоры.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда в большей или меньшей степени происходит преобразование механического движения в другие формы движения материи — чаще всего в тепловую форму движения, и происходит нагревание взаимодействующих тел.

Типы трения скольжения

Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазочный материал), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

По физике взаимодействия трение скольжения принято разделять на:

  • Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазочными материалами — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя.
  • Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком)
  • Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазочного материала) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
  • Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
  • Граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

Также можно классифицировать трение по его области. Силы трения, возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения. Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

Измерение

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики. Поэтому нет точной формулы для коэффициента трения. Его оценка производится на основе эмпирических данных: так как по второму закону Ньютона тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения, то для измерения действующей на тело силы трения достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.

Напишите отзыв о статье «Сила трения скольжения»

Отрывок, характеризующий Сила трения скольжения

– Как? Мака живого видел? с руками, с ногами?
– Поход! Поход! Дать ему бутылку за такую новость. Ты как же сюда попал?
– Опять в полк выслали, за чорта, за Мака. Австрийской генерал пожаловался. Я его поздравил с приездом Мака…Ты что, Ростов, точно из бани?
– Тут, брат, у нас, такая каша второй день.
Вошел полковой адъютант и подтвердил известие, привезенное Жерковым. На завтра велено было выступать.
– Поход, господа!
– Ну, и слава Богу, засиделись.

Кутузов отступил к Вене, уничтожая за собой мосты на реках Инне (в Браунау) и Трауне (в Линце). 23 го октября .русские войска переходили реку Энс. Русские обозы, артиллерия и колонны войск в середине дня тянулись через город Энс, по сю и по ту сторону моста.
День был теплый, осенний и дождливый. Пространная перспектива, раскрывавшаяся с возвышения, где стояли русские батареи, защищавшие мост, то вдруг затягивалась кисейным занавесом косого дождя, то вдруг расширялась, и при свете солнца далеко и ясно становились видны предметы, точно покрытые лаком. Виднелся городок под ногами с своими белыми домами и красными крышами, собором и мостом, по обеим сторонам которого, толпясь, лилися массы русских войск. Виднелись на повороте Дуная суда, и остров, и замок с парком, окруженный водами впадения Энса в Дунай, виднелся левый скалистый и покрытый сосновым лесом берег Дуная с таинственною далью зеленых вершин и голубеющими ущельями. Виднелись башни монастыря, выдававшегося из за соснового, казавшегося нетронутым, дикого леса; далеко впереди на горе, по ту сторону Энса, виднелись разъезды неприятеля.
Между орудиями, на высоте, стояли спереди начальник ариергарда генерал с свитским офицером, рассматривая в трубу местность. Несколько позади сидел на хоботе орудия Несвицкий, посланный от главнокомандующего к ариергарду.
Казак, сопутствовавший Несвицкому, подал сумочку и фляжку, и Несвицкий угощал офицеров пирожками и настоящим доппелькюмелем. Офицеры радостно окружали его, кто на коленах, кто сидя по турецки на мокрой траве.
– Да, не дурак был этот австрийский князь, что тут замок выстроил. Славное место. Что же вы не едите, господа? – говорил Несвицкий.
– Покорно благодарю, князь, – отвечал один из офицеров, с удовольствием разговаривая с таким важным штабным чиновником. – Прекрасное место. Мы мимо самого парка проходили, двух оленей видели, и дом какой чудесный!
– Посмотрите, князь, – сказал другой, которому очень хотелось взять еще пирожок, но совестно было, и который поэтому притворялся, что он оглядывает местность, – посмотрите ка, уж забрались туда наши пехотные. Вон там, на лужку, за деревней, трое тащут что то. .Они проберут этот дворец, – сказал он с видимым одобрением.
– И то, и то, – сказал Несвицкий. – Нет, а чего бы я желал, – прибавил он, прожевывая пирожок в своем красивом влажном рте, – так это вон туда забраться.
Он указывал на монастырь с башнями, видневшийся на горе. Он улыбнулся, глаза его сузились и засветились.
– А ведь хорошо бы, господа!
Офицеры засмеялись.
– Хоть бы попугать этих монашенок. Итальянки, говорят, есть молоденькие. Право, пять лет жизни отдал бы!
– Им ведь и скучно, – смеясь, сказал офицер, который был посмелее.
Между тем свитский офицер, стоявший впереди, указывал что то генералу; генерал смотрел в зрительную трубку.
– Ну, так и есть, так и есть, – сердито сказал генерал, опуская трубку от глаз и пожимая плечами, – так и есть, станут бить по переправе. И что они там мешкают?
На той стороне простым глазом виден был неприятель и его батарея, из которой показался молочно белый дымок. Вслед за дымком раздался дальний выстрел, и видно было, как наши войска заспешили на переправе.
Несвицкий, отдуваясь, поднялся и, улыбаясь, подошел к генералу.
– Не угодно ли закусить вашему превосходительству? – сказал он.
– Нехорошо дело, – сказал генерал, не отвечая ему, – замешкались наши.

Трение скольжения — Что такое трение скольжения

Под трением скольжения мы можем понимать силу сопротивления, создаваемую между любыми двумя телами при скольжении друг против друга. Это трение также называется кинетическим трением, и оно определяется как сила, необходимая для поддержания скольжения поверхности вдоль другой поверхности. Он зависит от двух переменных: один — материал или вещь, а другой — вес и размер объекта. Любые изменения в площади поверхности и в контакте не изменяют трение скольжения.В большинстве материалов трение скольжения намного меньше, чем статическое трение.
(изображение будет загружено в ближайшее время). Скольжение может происходить между двумя объектами произвольной формы, тогда как трение качения — это сила трения, связанная с вращательным движением дискообразного или любого другого круглого объекта вдоль поверхности. Обычно сила трения при качении намного меньше, чем при кинетическом трении скольжения. Обычные значения для коэффициента трения качения меньше, чем у трения скольжения.Точно так же трение скольжения обычно производит больше звука и больше тепловых побочных продуктов. Одним из примеров является торможение автомобильных шин на проезжей части, процесс, который генерирует значительное количество тепла и звука и учитывается при измерении величины шумового загрязнения проезжей части. Мы можем привести простой пример: когда мы останавливаем машину у знака «Стоп», он замедляется из-за трения между приложенными тормозами и колесами. Таким образом, сила, которая действует в противоположном направлении, когда тело хочет скользить, называется трением скольжения. Некоторые ключевые категории трения — качение, скольжение, статическое, жидкостное трение.Здесь мы обсудим трение скольжения или кинетическое трение, его коэффициент, с помощью которого оно измеряется, и его примеры. Определение трения скольжения Сила трения, которая противостоит реальному относительному движению скольжения между двумя контактными поверхностями, называется скольжением или кинетическим трением. Давайте начнем с изучения сил трения с простого понимания. Предположим, что на столе металлический блок, слабая сила не может привести металлический блок в движение. Когда вы продолжаете увеличивать силу постепенно, с определенной силой, металлический блок начинает двигаться.Управляющая величина силы, при которой металлический блок начинает двигаться, такая же, как сила сопротивления, предлагаемая металлическим блоком в статической форме. Следовательно, эта сила сопротивления называется статическим трением. Продолжая эксперимент, увеличивая силу дальше, он заставляет металлический блок двигаться. Но даже после того, как металлический блок начал двигаться, он все же создает сопротивляющую силу, которая пытается противостоять движению. Он определяется как «трение скольжения». Из того, что мы назвали до сих пор, ясно, что трение скольжения меньше, чем статическое трение.

Сила трения скольжения прямо пропорциональна весу, действующему в направлении, перпендикулярном поверхности. Как частный случай, если поверхность, по которой скользит тело, является горизонтальной, то нормальная сила соответствует весу объекта.
(изображение будет загружено в ближайшее время)

Уравнение для силы скольжения содержит коэффициент трения скольжения, умноженный на нормальную силу.
F S = μ S F n

F_ {s} = \ mu_ {s} F_ {n}

Где,
F S F_ {s} = сила трения скольжения
μ S \ mu_ {s} = Коэффициент трения скольжения
F n F_ {n} = нормальная сила
Движение при трении скольжения.
Движение при трении скольжения может быть показано (в простых системах движения) по второму закону Ньютона.
∑ F = ma \ sum F = ma
F E — F K = ma F_ {E} -F_ {K } = ma
Где F E — внешняя сила.
· Ускорение происходит, когда внешняя сила больше, чем сила кинетического трения.
· Замедление (или остановка) происходит, когда сила кинетического трения больше, чем сила внешней силы.
· За этим также следует первый закон движения Ньютона, поскольку на объекте существует чистая сила.

  • • Постоянная скорость возникает, когда нет чистой силы на объекте, то есть внешняя сила равна силе кинетического трения.
  • Движение на n с наклоном равнина

    A Блок может быть использован для понимания трения, когда он скользит вверх или вниз по наклонной плоскости. Это показано на диаграмме свободного тела ниже

    (изображение будет загружено в ближайшее время).

    Компонент силы тяжести в направлении наклона показан следующим образом:
    F г = mg sinᶿ F_ {g} = mg sin ^ {\ theta} Нормальная сила (перпендикулярная поверхности) показана как.{\ theta}

    Понимание трения скольжения

    Трение скольжения, создаваемое или создаваемое объектами, называется коэффициентом, учитывающим несколько факторов, которые могут влиять на уровень трения. Эти несколько факторов, которые могут влиять на трение скольжения, включают следующее:


  • • Поверхностное искажение объектов.

  • • Шероховатость или гладкость поверхности.

  • • Исходная скорость любого объекта.

  • • Размер и форма объекта.

  • • Количество давления на любой объект.

  • • Сила сцепления поверхности.

  • Характеристики трения скольжения

    Ранее мы уже объясняли, что в общем случае трение скольжения всегда меньше статического трения для одного и того же набора тела и движения поверхности. Это также приводит к другому выводу, что сила трения всегда зависит от природы материала объекта и поверхности.Как также объяснялось в прошлом, сила скольжения пропорциональна нормальной силе, которая означает нагрузку на объект. В ходе экспериментов мы выяснили в предыдущем разделе, что величина трения скольжения будет равна даже при изменении стороны блока, которая лежит на столе. Следовательно, при равной массе трение скольжения свободно от области контакта. Трение скольжения также не зависит от скорости движения.

    Коэффициент трения скольжения Мы дали общее определение, что сила трения F, видимая объектом, прямо пропорциональна нормальной силе N, создаваемой этим.То есть
    F = µNF = µN F = \ mu NF = \ mu N

    Где µ — постоянная величина, она называется коэффициентом трения. Это явно соотношение двух сил и, следовательно, оно не имеет размеров. Если трение является статическим, то коэффициент трения называется «коэффициентом статического трения» и обозначается μ с , а для трения скольжения та же самая постоянная называется «коэффициентом трения скольжения» и обозначается μ k. Индекс «k» используется как «кинетический». Тогда трение скольжения всегда меньше, чем статическое трение и, таким образом, µ k s . Примеры трения скольжения Не существует различных примеров трения скольжения, так как степень трения скольжения велика. Скользящее трение между двумя поверхностями производит тепло благодаря молекулярным взаимодействиям. Количество выделяемого тепла зависит от материалов поверхностей и может иногда превращаться в огонь. Зажигание спички — это выдающийся пример в современной жизни. Люди каменного века использовали два камня для зажигания. Из-за высокой силы трения при трении скольжения предпочтительнее положить объект на колесо и транспорт вместо толкания вперед, потому что результат трения качения намного меньше, чем трения скольжения.Значения коэффициента трения качения довольно малы, чем у трения скольжения.

    Представьте себе автомобиль, припаркованный на наклонной плоскости с меньшим уклоном. При отсутствии трения скольжения колеса автомобиля начнут вращаться и начнут двигаться. По этой причине при крутых уклонах при парковке используются ручные тормоза, а в худших случаях тяжелые камни помещаются за шинами. Скользящее трение, из-за значительного уровня, в некотором смысле полезно в реальной жизни.

    Вот несколько примеров, например, для трения скольжения

  • • Толкание тяжелого и более крупного объекта, такого как лом

  • • Привязывание веса к рампам

  • • Можно сослаться на движение монет на доске для яда
  • ,

    Коэффициенты трения и трения

    Сила трения — это сила, создаваемая поверхностью, когда объект перемещается по ней — или прикладывает усилие, чтобы перемещаться по ней.

    Сила трения может быть выражена как

    F f = μ N (1)

    где

    F f = сила трения (N, фунт)

    μ = статический (μ с ) или кинетический (μ k ) коэффициент трения

    N = нормальная сила между поверхностями (N, фунт)

    Существует как минимум два типа сил трения

    • кинетическая (скользящая) сила трения — когда объект движется
    • статическая сила трения — когда объект прилагает усилие для перемещения

    Frictional force

    Для объекта, вытянутого или сдвинутого горизонтально, нормальная сила — N — это просто сила тяжести сила — или вес:

    N = F г

    = г (2)

    где 90 003

    F г = сила тяжести — или вес (Н, фунт)

    м = масса объекта (кг, слизняки)

    a г = ускорение свободного падения (9 ,81 м / сек = мкм a г (3)

    Калькулятор силы трения

    м — масса (кг, слизней )

    а г — ускорение силы тяжести (9,81 м / с 2 , 32 фута / с 2 )

    μ — коэффициент трения

    Коэффициенты трения для некоторых общих материалов и комбинаций материалов

    901 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 всего 9 все 901 901 все 901 9 всего 901 все 901 901 901 971 все 9 всегда 901 9 всего 901 901 971 971 все 901 9 все 901 все 901 901 971 971 971 971 9 все 9 Сталь 901 9 971 901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 901 971 971 901 971 971 901 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 971 939 939 939 939 939 939 939 939 939 939 923 гибкий присутствий быч Сухой 97115 971727171717171 001 чистая 53 00101 901 901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 901 971 971 971 971 971 971 971 971 9717271 971 971 971 971 971 971 971 901 071.30 901 901 971 951 901 971 071 971 071 971 071 071 901 971 971 971 971 971 971 971 97171 Жирные 0 Смазка и смазка.8 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 999 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 Все 901 901 901 901 901 901 Все 901 901 901 901 901 Все 901 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 910 910 9 Чистый и сухой 901 071.3 — 0,35 и сухой 971 971 7271 901 901 901 901 901 901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 9717171 9,21 901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 901 971 971 901 971 971 901 971 901 971 971 901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 901 Сухое Сталь 901 971 071 9011 971 9011 071 9011 071 971 071 971 711 071 91 071 9011 971 необходимо 9011 971 0311 5311 C Сухой 901 901 971 901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 7171 Смазка
    Материалы и комбинации материалов Условия поверхности Коэффициент трения 9000
    Статический
    μ статический
    Кинетический (скользящий)
    μ скользящий
    Алюминий Алюминий Чистый и сухой 1.05 — 1.35 1,4
    Чистая и сухая 0,61 0,47
    Алюминий Снег Мокрый 0 o C 0.4
    Алюминий Снег Сухой 0 o C 0,35
    Тормозной материал 2) Чугун Чистый и сухой
    971 971 9171 материал 2) Чугун (мокрый) Чистый и сухой 0,2
    Латунь Сталь Чистый и сухой 0.51 0,44
    Латунь Сталь Смазка и смазка 0,19
    Латунь Сталь Касторовое масло 0,3
    Латунь Лед Чистый 0 o C 0,02
    Латунь Ice Clean -80 o C
    Кирпич Дерево Чисто и сухо 0,6
    Бронза Сталь Смазывается и смазывается 0,16 0,22
    Бронза — спеченная Сталь Смазка и смазка 0,13
    Кадмий Кадмий Чистая и сухая 0.5
    Кадмий Кадмий смазывает и Жирные 0,05
    Кадмий Хром чистые и сухой 0,41
    Кадмий Хрома смазывает и Жирные 0,34
    Кадмий Мягкая сталь Чистая и сухая 0,46
    Чугун Чугун Чистая и сухая 1.1 0,15
    Чугун Чугун чистой и сухой 0,15
    Чугун Чугун смазывают и Жирной 0,07
    Чугун Дуб Чистый и сухой 0,49
    Чугун Дуб Смазанный и жирный 0,075
    Чугун Мягкая сталь 971 9714
    Чугун Мягкая сталь Чистая и сухая 0,23
    Чугун Мягкая сталь Смазываемая и сальная 901 901 971 971 971 971 971 971 Все 901 971 071 97171 971 071 Асфальт Чистый и сухой 0.72
    Автомобильная шина Трава Чистый и сухой 0,35
    Углерод (твердый) Углерод Чистый чистый и 971727171 чистый16
    углерода (жесткий) Carbon Lubricated и Жирной 0,12 — 0,14
    Carbon Сталь Чистый и сухой 0,14
    Carbon Сталь Смазанные и Жирные 0,11 — 0,14
    Хром Хром Чистый и сухой 0,41
    Хром Хром Смазанные и Жирные 0.34
    Медно-свинцовый сплав Сталь Чистая и сухая 0,22
    Медь Медь чистая и сухая 9 972 901 971 971 971 971 971 971 971 971 9717171 и жирный 0,08
    Медь Чугун Чистый и сухой 1,05 0,29
    Медь Мягкая сталь Чистый и сухой 0,36
    Медь Мягкая сталь смазывают и Жирной 0,18
    Медь Мягкая сталь Олеиновая кислота 0,18
    Медь Стекло Чистый и сухие 0,68 0,53
    Хлопок Хлопок Нити 0,3
    Алмаз Алмаз Чистые и сухие 0.1
    Алмазный Алмазный Lubricated и Жирной 0,05 — 0,1
    Алмазный Металлы Чистый и сухой 0,1 — 0,15
    Алмазный Metal Смазка и жирность 0,1
    Гранат Сталь Чистая и сухая 0,39
    Стекло Стекло Чистая и сухая 0.9 — 1,0 0,4
    Стекло Стекло Смазка и жирность 0,1 — 0,6 0,09 — 0,12
    Стекло Металл
    Стекло Металл Смазка и жирность 0,2 — 0,3
    Стекло Никель Чисто и сухо 0.78
    Стекло Никель смазывается и смазывается 0,56
    Графит Сталь Чистая и сухая 0,1
    графит графит (в вакууме) чистый и сухой 0,5 — 0,8
    графит графит чистый и сухой 0.1
    Графит Графит смазывают и Жирной 0,1
    пеньки веревки пиломатериалы чистой и сухой 0,5
    Подкова Резина чистой и сухой 0,68
    Подкова Бетон Чистый и сухой 0,58
    Лед Лед Чистый 0 o C 0.1 0,02
    Лед Лед Чистый -12 o C 0,3 0,035
    Лед Лед Чистый -80 971 971 971 971 972 972 972 972 972 972 901 972 972 972 901 972 972 901 972 972 901 972 972 972 972 972 901 972 972 972 972 0972 972
    Лед Древесина Чистая и сухая 0,05
    Лед Сталь Чистая и сухая 0,03 97172 97172 97171 971 972 7272 ,0
    Железный Железный Lubricated и Жирной 0,15 — 0,20
    Lead Чугун Чистый и сухой 0,43
    Кожа Дуб Parallel на зерно 0,61 0,52
    Кожа Металл Чистая и сухая 0,4
    Кожа Металл Смазка и жирность 0.2
    Кожа Дерево Чисто и сухо 0,3 — 0,4
    Кожа Чисто метал Чисто и сухо 0,6
    901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 97172 Чистые и сухие 0,6 0,56
    Кожаное волокно Чугун Чистые и сухие 0,31
    Кожаное волокно Алюминий Чистые и сухие
    магний магний чистые и сухой 0,6
    магний магния смазывает и Жирные 0,08
    магний Стали чистые и сухие 0,42
    Магний Чугун Чистый и сухой 0,25
    Кирпичный Кирпич Чистый и сухой 0.6 0,7
    901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 901 971 всего 901 901 971 всего лишь Смазка и смазка 0,28 0,12
    Никель Мягкая сталь Чистая и сухая 0.64
    Никель Мягкая сталь Смазка и смазывание 0,178
    Нейлон Нейлон Чистый и сухой 901 901 901 901 901 901 971 901 971 901 971 901 971 901 971 901 971 901 971 901 971 901 971 901 971 971 901 971 971 901 971 971 901 971 971 901 971 901 971 971 901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 971 Сухой 0,4
    Нейлон Снег Мокрый 0 o C 0,4
    Нейлон Снег Dry -10 o C 9013
    Дуб Дуб (параллельное зерно) Чистый и сухой 0,62 0,48
    Дуб Дуб (перекрестное зерно)
    Дуб Дуб (перекрестное зерно) Смазанный и жирный 0,072
    Бумага Чугун Чистый и сухой 0.20
    Фосфористая бронза Сталь Чистая и сухая 0,35
    Платина Платина чистая и сухая 0,25
    Оргстекло Оргстекло Чистые и сухие 0,8
    Оргстекло Оргстекло
    Оргстекло Сталь Чистая и сухая 0,4 — 0,5
    Оргстекло Сталь смазываемая и жирная 0,5
    Полистирол Полистирол Смазанный и жирный 0,5
    Полистирол Сталь Чистый и сухой
    Полистирол Сталь смазывают и Жирной 0,3 — 0,35
    Полиэтилен Polytehylene чистой и сухой 0,2
    Полиэтилен Сталь Чисто и сухо 0,2
    Полиэтилен Сталь Смазка и жирность 0.2
    Резина Резина Чистая и сухая 1.16
    Резина Картон Чистая и сухая 0,5 — 0,8 971 971 971 972 972 972 972 972 972 972
    0,9 0,5 — 0,8
    Резина Мокрый асфальт Чистый и сухой 0,25 — 0,75
    Резина Сухой бетон 091 сухой 99171 99171 и чистый6 — 0,85
    Резина Мокрый бетон Чистый и сухой 0,45 — 0,75
    Шелк Шелк Чистый 901 901 901 901 901 971 971 971 971 971 971 971 971 971 Сухой 1,4
    Серебро Серебро Смазанный и жирный 0,55
    Сапфир Сапфир Чистый и сухой 0.2
    Сапфир Сапфир Смазка и смазка 0,2
    Серебро Серебро Серебро 0,55
    Кожа Металлы Чистые и сухие 0,8 — 1,0
    Сталь Сталь Чистые и сухие 0.5 — 0,8 0,42
    Сталь Сталь Смазка и смазка 0,16
    Сталь Сталь Касторовое масло Стеариновая кислота 0,15
    Сталь Сталь Легкое минеральное масло 0,23
    Сталь Сталь Сало 0.11 0,084
    Сталь Сталь Графит 0,058
    Сталь Графит Чистая и сухая 0,26
    Соломенное волокно Алюминий Чистое и сухое 0,27
    Смолистое волокно Чугун Чистое и сухое 0.15
    просмоленной волокна Алюминиевый чистой и сухой 0,18
    политетрафторэтилена (ПТФЭ) (тефлон) политетрафторэтилена (ПТФЭ) чистой и сухой 0,04 0,04
    политетрафторэтилен (ПТФЭ) политетрафторэтилен (ПТФЭ) смазывается и смазывается 0,04
    политетрафторэтилен (ПТФЭ) сталь 071 сухая и чистая.05 — 0,2
    политетрафторэтилена (ПТФЭ) Снег Влажные 0 О С 0,05
    политетрафторэтилена (ПТФЭ) Снег Сухой 0 О С 0,02
    Карбид вольфрама Сталь Чистая и сухая 0,4 — 0,6
    Карбид вольфрама Смазываемая и жирная 0.1 — 0,2
    Карбид вольфрама Карбид вольфрама Чистый и сухой 0,2 — 0,25
    Карбид вольфрама Карбид вольфрама Медь Чистая и сухая 0,35
    Карбид вольфрама Железо Чистая и сухая 0.8
    Олово Чугун Чисто и сухо 0,32
    Шина сухое Дорога, сухо Чисто и сухо 1 511 Дорожная, мокрая Чистая и сухая 0,2
    Воск, лыжный Снег Мокрый 0 o C 0,1
    Воск лыжный Снег Snow 0.04
    Воск лыжный Снег Сухой -10 o C 0.2
    Дерево Чистый лес Чистый и сухой 901 901 939 951 9 9 991 9101 9 9 9 9 972 9 Влажная древесина Чистая и сухая 0,2
    Древесина Чистая металлическая Чистая и сухая 0,2 — 0,6
    Древесина 97171 971 ,2
    Дерево Камень Чисто и сухо 0,2 — 0,4
    Дерево Бетон чисто и сухо 0,62 901 901 972 901 972 972 972 972 972 972
    0,6
    Древесина — вощеная Мокрый снег Чистая и сухая 0,14 0,1
    Древесина — вощеная Сухой снег 97171 Чистая и сухая .04
    Цинк Чугун Чистый и сухой 0,85 0,21
    Цинк Цинк чистый и сухой 0,04

    Коэффициент кинетического или скользящего трения только при наличии относительного движения между поверхностями.

    Примечание! Обычно считается, что статические коэффициенты трения выше, чем динамические или кинетические значения.Это очень упрощенное утверждение, вводящее в заблуждение относительно тормозных материалов. Для многих тормозных материалов указанный динамический коэффициент трения является «средним» значением, когда материал находится в диапазоне скоростей скольжения, поверхностных давлений и, что наиболее важно, рабочих температур. Если статическая ситуация рассматривается при том же давлении, но при температуре окружающей среды, то статический коэффициент трения часто значительно ниже, чем среднее указанное динамическое значение. Оно может составлять 40-50% от указанного динамического значения.

    Кинетические (скользящие) и статические коэффициенты трения

    Кинетические или скользящие коэффициенты трения используются с относительным движением между объектами. Статические коэффициенты трения используются для объектов без относительного движения. Обратите внимание, что статические коэффициенты несколько выше, чем кинетические или скользящие коэффициенты. Для начала движения требуется больше силы.

    Пример. Сила трения

    Деревянный ящик весом 100 фунтов проталкивается через бетонный пол.Коэффициент трения между объектом и поверхностью составляет 0,62 . Сила трения может быть рассчитана как

    F f = 0,62 (100 фунтов)

    = 62 (фунт)

    Пример — автомобиль, тормоз, сила трения и необходимое расстояние до упора

    Car and tire friction

    Автомобиль массой 2000 кг едет со скоростью 100 км / ч по мокрой дороге с коэффициентом трения 0,2 .

    Примечание! — Трение, необходимое для остановки автомобиля, равно кинетической энергии автомобиля.

    Кинетическая энергия автомобиля составляет

    E , кинетическая = 1/2 mv 2 (4)

    , где

    E , кинетическая = кинетическая энергия движущегося автомобиля (Дж)

    м = масса (кг)

    v = скорость (м / с)


    E кинетическая = 1/2 (2000 кг) ((100 км / ч) (1000 м / км) / (3600 с / ч)) 2

    = 771605 J

    Фрикционная работа (энергия) для остановки автомобиля может быть выражена как

    Вт трение = F f d (5)

    , где

    Вт трение = работа трения, чтобы остановить автомобиль (Дж)

    F f = сила трения (Н)

    d = торможение (остановка ж) расстояние (м)

    Поскольку кинетическая энергия автомобиля преобразуется в энергию трения (работа) — имеем выражение

    E кинетическая = Вт трение (6)

    Сила трения F f может быть рассчитана из (3)

    F f = µм

    = 0.2 (2000 кг) (9,81 м / с 2 )

    = 3924 N

    Расстояние остановки для автомобиля можно рассчитать, изменив (5) на

    d = W трение / F f

    = (771605 Дж) / (3924 Н)

    = 197 м

    Примечание! — так как масса автомобиля присутствует с обеих сторон экв.6 это отменяет. Расстояние остановки не зависит от массы автомобиля.

    «Законы трения»

    Сухие поверхности без смазки
    1. для низкого давления трение пропорционально нормальной силе между поверхностями. С ростом давления трение не будет расти пропорционально. При экстремальном давлении трение возрастет, а поверхности закроются.
    2. при умеренном давлении сила трения — и коэффициент — не зависят от площади поверхности в контакте, пока нормальная сила одинакова.С сильным трением давления рис и поверхности заклинивают.
    3. при очень низкой скорости между поверхностями трение не зависит от скорости трения. С увеличением скорости трение уменьшается.
    Смазываемые поверхности
      Сила трения
    1. практически не зависит от давления — нормальная сила — если поверхности залиты смазкой
    2. Трение
    3. изменяется со скоростью при низком давлении. При более высоком давлении минимальное трение при скорости 2 фут / с (0.7 м / с), и трение увеличивается примерно с квадратным корнем скорости впоследствии. Трение
    4. изменяется в зависимости от температуры
    5. для хорошо смазанных поверхностей трение практически не зависит от материала поверхности

    Как правило, сталь на сухой стали статический коэффициент трения 0,8 падает до 0,4 при инициировании скольжения — и сталь на смазанной стали статический коэффициент трения 0,16 падает до 0,04, когда начинается скольжение.

    Пример проблемы с трением

    — скольжение по наклонной плоскости

    «Скольжение блока по наклонной плоскости» — это обычная домашняя задача первого года, связанная с трением. Эта проблема является относительно простой примерной проблемой, но ее можно сделать еще проще с помощью хитрости. Хотя это не уловка, разрушающая Землю, это не всегда происходит с новым студентом-физиком. Это отработанное решение этой классической проблемы использует этот трюк.

    Задача:
    Масса массы w находится на ровной поверхности.Один конец поверхности поднимается до тех пор, пока блок не начнет скользить по рампе с постоянной скоростью. Каков коэффициент трения между блоком и наклонной плоскостью?

    Решение:
    На этом рисунке показаны силы, действующие при работе блока.

    Block on a plane example problem setup illustration Block on a plane example problem setup illustration Нормальная сила N перпендикулярна поверхности аппарели. Сила трения F f действует параллельно поверхности аппарели и противодействует движению блока. Вес w тянет вертикально вниз.Угол между землей и поверхностью ската составляет θ.

    Теперь для подвоха. Большинство учеников сразу сделают свою систему координат параллельной земле (вверх-вниз, влево-вправо). Вы можете сэкономить много тригонометрии, если решите выровнять систему координат с наклоном рампы, а положительное направление x будет направлено вниз по рампе. Видите, не Земля разрушается, как я сказал, но чрезвычайно полезна для упрощения проблемы. Теперь наши силы могут быть разбиты на x- и y-компоненты.Force diagram of block sliding down an incline plane. Force diagram of block sliding down an incline plane.

    В x-направлении сумма сил равна:

    ΣF x = w · sinθ — F f

    Нам известна сила трения F f = μN. Поскольку блок движется, мы используем μ коэффициент кинетического трения: μ k .

    ΣFx = w · sinθ — μ k N

    Поскольку система находится в равновесии (с постоянной скоростью), сумма всех сил равна нулю.

    w · sinθ — μ k N = 0
    или
    w · sinθ = μ k N

    Теперь для направления y.Опять сумма сил равна нулю.

    ΣF y = 0
    ΣF y = N — w · cosθ

    0 = N — w · cosθ
    или
    N = w · cosθ

    Включите это решение в результат, полученный из x- направление.

    w · sinθ = μ k (w · cosθ)

    Решить для μ k

    math for friction on a plane example math for friction on a plane example

    Math 2 for incline friction problem Math 2 for incline friction problem

    μ k = tanθ

    Ответ:
    Коэффициент кинетики трение между блоком и поверхностью наклонной плоскости равно тангенсу угла, образованного между землей и поверхностью ската, когда блок движется с постоянной скоростью.

    Для получения дополнительной информации о силе трения, коэффициентах трения и другой примерной задаче перейдите по этой ссылке: Примерная проблема трения — Справка по домашней работе по физике.

    Sliding Force Translation Испанский перевод

    Sliding Force ▷ Испанский перевод — Примеры использования Sliding Force в предложении на английском языке Уменьшите люфт, сохранив минимальную силу скольжения . Руководство по поддержанию мира на . Ограничитель Force Скользящая крыша / наклонная крыша оснащена ограничителем Force . Ограничение fuerza el techo corredizo / повышается до de fuerza . Ограничитель Force Скользящая крыша / наклонная крыша оснащена ограничителем Force . Ограничение fuerza el techo corredizo / повышается до de fuerza . ,

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *