Исследование силы трения

Сила трения – это сила (физическая векторная величина), возникающая при относительном перемещении соприкасающихся тел.

Экспериментально установлено, что на величину силы трения оказывает влияние нагрузка, придаваемая исследуемым образцам, материалы, из которых изготовлены сопрягаемые поверхности, их шероховатость, скорость перемещения объектов относительно друг друга.

При этом от площади соприкосновения поверхностей сила трения не зависит.

Сила трения увеличивается с повышением коэффициента трения и силы нормальной реакции опоры, так как вычисляется через произведение указанных величин.

Коэффициент трения характеризует трущиеся поверхности. Он зависит от природы и вида обработки материалов, скорости их движения.

Исследование силы трения является одним из видов трибологических испытаний деталей и узлов.

Такие опыты проводятся в рамках оборудованных лабораторий, позволяющих воспроизвести процесс трения в контролируемых условиях, менять режимы взаимодействия образцов, внешние факторы воздействия и другие параметры.

За осуществлением трибологических испытаний обращаются в организации, оказывающие профессиональные услуги в данной области. Например, все необходимое оборудование для исследований имеется в Инженерном центре MODENGY.

Для контролируемого измерения силы трения используются трибометры (машины трения).

Они позволяют создать такие воздействия на образец, которые будут влиять на исследуемый параметр.

Устройство трибометра:

• Блок нагружения
• Пульт управления с блоком измерения
• Блок испытания (узел трения)
• Приводной механизм

Взаимодействие деталей осуществляется в блоке испытания. В образцедержатели вставляют два исследуемых объекта: тело и контртело. Их форма может быть различной в зависимости от особенностей исследования.

Датчик измерения силы (момента) трения чаще всего располагается именно в этом блоке, хоть и является частью измерительной системы.

С помощью блока нагружения создается необходимое давление на материалы. Нагрузка может быть постоянной или переменной, при этом она должна быть равномерной.

Механизмы блока нагружения делятся на рычажно-гравитационные, пружинные, пневматические и другие.

Изменение параметров взаимодействия сопряженных элементов осуществляется через пульт управления. С помощью него задаются и условиях в камере, при ее наличии.

Камера – это часть машины трения, внутри которой могут воспроизводиться внешние воздействия на испытуемые образцы (температура, влажность, абразив, вакуум и так далее).

Кроме того, она предотвращает выброс продуктов износа за пределы установки и снижает уровень шума в помещении.

Пульт управления электрически связан с блоком испытания.

Кроме изменения силы трения приборы регистрируют следующие параметры:

• Силу нормального давления
• Скорость и путь трения
• Фрикционный разогрев поверхностей
• Работу трения

Исследование трения может быть полезным при проектировании узлов и механизмов, совершенствовании уже сконструированных установок, подборе смазочных материалов.

Возврат к списку

Исследование силы трения на трибометре

Универсальное смазочное средство EFELE MO-841 с пищевым допуском

Очиститель для систем подачи водорастворимых и масляных СОЖ EFELE CL-555

Графитные смазки Molykote

Ускоренные испытания деталей на трение, износ и стойкость к коррозии

Сила трения: понятие и связанные величины

Сила трения – это вид внешнего трения, выражающий величину сопротивления одного объекта относительно поверхности другого при их относительном перемещении за счет действия внешней силы.

Факторы, влияющие на величину силы трения:

• Скорость перемещения образцов относительно друг друга
• Нагрузка, придаваемая элементам
• Материал, из которого произведены детали
• Характеристики поверхности: способ обработки, шероховатость и так далее
• Наличие/отсутствие смазочного материала: за счет наличия смазки сила трения между поверхностями уменьшается

Сила трения пропорционально увеличивается при повышении коэффициента трения и силы нормальной реакции опоры, так как вычисляется через произведение этих величин. В то же время на нее не влияет площадь соприкосновения деталей.

Сила трения снижается по мере приработки поверхностей – изменения геометрии и физико-химических характеристик объектов в начальный период трения.

Наибольшая сила трения покоя – это сила трения покоя, любое превышение которой ведет к началу макросмещения.

Для изучения параметров трения и изменения силы трения во времени или в зависимости от варьирования внешних условий проводят исследования на трибометре.

Воспроизводство триботехнического процесса должно осуществляться в лабораторных условиях под контролем опытных специалистов. Для изучения взаимодействия определенных деталей производственные организации обращаются за услугами к компаниям, профессионально занимающимся триботехническими испытаниями, например, в инженерный центр MODENGY, расположенный в городе Брянске.

В нем проводятся исследования на трение по международным стандартам, права на результаты которых в полном объеме передаются заказчику.

Исследование силы трения на трибометре

Трибометр (машина трения) – это испытательная установка, которая позволяет в контролируемых условиях воспроизвести трибологическое взаимодействие двух или более объектов.

Машины трения бывают различных моделей и реализуют разнообразные схемы трения. В обобщенном виде у всех испытательных установок можно выделить схожие функциональные узлы.

Устройство трибометра:

• Узел нагружения
• Узел трения
• Контрольный блок с пультом управления
• Камера
• Приводной механизм

Взаимодействие образцов осуществляется в узле трения. Материалы вставляются в держатели, плотно прижимаются друг к другу. После этого с помощью блока нагружения создается необходимое равномерное давление, которое может быть постоянным или переменным.

С помощью приводного устройства обеспечивается вращение образцов относительно друг друга.

Блок управления отвечает за координацию параметров взаимодействия деталей. В него включены измерительные элементы, которые регистрируют изменение контролируемых величин во времени и относительно меняющихся условий, по этим данным в дальнейшем создаются графики.

В отличие от всех измерительных устройств, прибор, контролирующий силу (момент) трения, располагается не в измерительном, а в испытательном блоке (узле трения).

При необходимости изменения окружающих условий в действие приводят камеру трибометра. В ней воспроизводятся температура, влажность, абразивное воздействие, вакуум и другие среды. Кроме того, камера снижает уровень шума от машины трения, препятствует выбросу продуктов износа за пределы установки.

Сила трения — определение, формула, типы, примеры и часто задаваемые вопросы

Сила трения — это противодействующая сила, когда две поверхности соприкасаются друг с другом, чтобы двигаться либо в одном, либо в противоположных направлениях. Поскольку трение — это сила, которая противодействует или сопротивляется движению объекта, который вступает в контакт и скользит друг относительно друга. Следовательно, сила трения является контактной силой. Трение – это сила, всегда противодействующая движению. Силы трения в основном зависят от текстуры поверхности объектов, которые соприкасались друг с другом, и от силы, действующей на них. Силы трения подразделяются на четыре различных типа: трение качения, скольжения, статическое и кинетическое трение. Еще одним важным видом трения является жидкостное трение.

Сила трения

Сила трения — это сила, возникающая, когда две поверхности соприкасаются друг с другом и скользят друг по другу.

Эти силы в основном зависят от шероховатости поверхности и величины силы, необходимой при их сочетании. На объем силы трения влияют угол и положение объекта. Силы притяжения являются основной причиной трения между объектами.

 

Сила трения между двумя поверхностями всегда действует противоположно приложенной силе, как показано на рисунке выше. Текстура поверхности и величина силы, прижимающей их друг к другу, оказывают большое влияние на силу трения. Положение и угол объекта влияют на силу трения. Сила трения равна массе предмета, когда он прижат к другому предмету. Когда мы прижимаем предмет к поверхности другого предмета, сила трения увеличивается и превышает вес толкаемого предмета.

Формула силы трения

Максимальную силу трения, действующую на объект со стороны поверхности, можно легко рассчитать по следующей формуле:

• µ — коэффициент трения, а
• F _норма относится к нормальной силе, действующей на указанный объект, заданной как F = mg (где m — масса, а g — ускорение свободного падения).

Единица силы трения

• Единица силы трения кг.м/с ² или Ньютон (Н).
• Размерная формула силы трения [M L T ^-2 ].

Факторы, влияющие на силу трения

Величина силы трения зависит от следующих факторов, перечисленных ниже:

• Текстуры поверхности и сила, сталкивающая их вместе, оказывают большое влияние на эти силы.
• Величина силы трения зависит от положения и угла наклона объекта.
• Сила трения будет равна весу предмета, если его положить на другой предмет.
• Сила трения увеличится и превысит вес предмета, если предмет будет прижат к поверхности.

Однако сила трения между двумя поверхностями не зависит от фактической площади контакта.

Типы сил трения

Ниже приведены два основных типа сил трения, основанные на типе контактирующего материала:

Сухое трение

Когда два твердых тела вступают в контакт, как во время их движения (кинетическое трение), так и когда их нет, возникает реакция, известная как сухое трение (статическое трение).

Нормальная сила, приложенная между твердыми телами, определяет величину трения как в статическом, так и в кинетическом отношении. Различные коэффициенты трения используются для представления взаимодействия различных материалов. Отсюда следует, что при заданной нормальной силе между двумя веществами одни вещества оказывают большее сопротивление движению, чем другие.

В зависимости от типа движения между двумя объектами сила трения может быть классифицирована как:

Статическая сила трения – Статическое трение представляет собой величину сопротивления, которая существует между объектом и поверхностью, на которой он стоит. Основное условие перемещения объекта, покоящегося на поверхности, заключается в приложении силы, превышающей силу трения, создаваемую поверхностью. Другое его название — , предельная сила трения . Статическое трение включает в себя такие вещи, как ходьба, скалолазание и другие действия.

Сила кинетического трения — Когда коробка скользит, возникает кинетическое трение за пределами точки прихода движения. При наличии кинетического трения нормальная сила между коробкой и поверхностью, умноженная на кинетический коэффициент трения, будет равна величине силы трения, противодействующей движению. Хотя он также опирается на два соприкасающихся объекта, кинетический коэффициент трения почти всегда меньше статического коэффициента.

Сила трения качения – Трение качения определяется как сопротивление, возникающее, когда одно тело вынуждено катиться по поверхности другого. По сравнению с кинетическим трением оно значительно меньше. Некоторые из применений, в которых можно легко увидеть трение качения, включают роликовые коньки, шарикоподшипники и т. д.

Сила трения скольжения — Когда один объект перетаскивается по поверхности другого, возникает трение скольжения. По сравнению со статическим трением оно слабее. Примеры трения скольжения включают перетаскивание блока, который находится на столе, письмо, игра на слайде и т. д.

Трение жидкости

Вещество, которое может течь и принимать форму сосуда, в котором оно хранится, называется жидкостью. Жидкостное трение — это термин, обозначающий сопротивление, которое жидкость или газ оказывают движущемуся объекту. Следовательно, говоря простыми словами, сила трения, создаваемая жидкостями, называется трением жидкости.

Сила сопротивления воздуха или сила сопротивления – это термин, используемый для описания силы трения, создаваемой воздухом. Жидкостное трение затрудняет ходьбу по бассейну с водой в разгар шторма.

Примеры силы трения

Вот несколько примеров из реальной жизни, когда мы сталкиваемся с различными типами силы трения, а именно: Трение скольжения. Величина трения между объектом и поверхностью уменьшается за счет льда, отложившегося на земле или земле. Отсутствие трения на поверхности позволяет предметам на ней легко скользить и скользить.

Ходьба – Ходить можно только при наличии силы трения между землей и ногами. Поскольку трение является контактной силой, оно существует между точками пересечения. Это помогает в создании прочной связи между ногой и землей. Чтобы продолжить, у вас должен быть надежный контакт. Поскольку сила, действующая на землю, равна и противоположна силе трения, создаваемой землей, в этой ситуации также действует третий закон движения Ньютона.

Скалолазание — Сила, которая имеет тенденцию препятствовать способности альпиниста двигаться по скале, может ощущаться, когда он это делает. Сила трения — это термин, данный этой силе. Скалолазание зависит от трения, чтобы создать надежное сцепление между ногами или руками альпиниста и поверхностью скалы. Он помогает взобраться на скалу и удерживает руки и ноги альпиниста от соскальзывания.

Трение рук – Трение скольжения иллюстрируется трением рук друг о друга. Сила, противодействующая этому движению рук, активируется, когда они соприкасаются друг с другом. Сила трения — это сила, противодействующая движению, которая действует в направлении, противоположном направлению движения рук, и это то, что создает тепловую энергию.

Часто задаваемые вопросы о силе трения

Вопрос 1: Определение силы трения.

Ответ:

Сила трения возникает, когда две поверхности соприкасаются друг с другом и скользят друг по другу.

Вопрос 2: Какие факторы влияют на силу трения?

Ответ:

На силу трения больше всего влияют два важных фактора:

• Природа двух соприкасающихся поверхностей и
• Природа силы, действующей на эти поверхности.

Вопрос 3: Как рассчитать силу трения?

Ответ:

Сила трения можно рассчитать с помощью следующей формулы:

F ​​ _FRICT = µ × F _Норма

, где

344444444444.Crict , и 
• F _норма относится к нормальной силе, действующей на указанный объект, заданной как F = mg (где m — масса, а g — ускорение свободного падения).

Вопрос 4: Какова единица силы трения?

Ответ:

Единицей силы трения в системе СИ является кг. м/с ² или Ньютон (Н).

Вопрос 5: Объясните, как смазка уменьшает силу трения между объектами?

Ответ:

Смазочные материалы покрывают дефекты поверхности в местах контакта. Таким образом, трение уменьшается, когда движущиеся объекты соприкасаются со смазкой.

Вопрос 6: Приведите два примера силы трения.

Ответ:

Ниже приведены два примера силы трения:

• Человек может ходить только при наличии силы трения между землей и ногами. Поскольку трение является контактной силой, оно существует между точками пересечения. Это помогает в создании прочной связи между ногой и землей.
• Сила, препятствующая движению альпиниста по скале, может ощущаться, когда он это делает. Сила трения — это термин, данный этой силе.

Вопрос 7: Как рассчитывается максимальное статическое трение?

Ответ:

Максимальная сила трения покоя равна произведению коэффициента трения покоя на нормальную силу, действующую на объект.

Вопрос 8: Какова работа силы трения?

Ответ:

Работа силы трения всегда отрицательна.

Связанные статьи

• Типы трения
• Разница между статическим трением и динамическим трением
• Давление

Фрикционные и нормальные силы — AP Physis C: Mechanics

. 2 диагностических теста 92 практических теста Вопрос дня Карточки Учитесь по концепции

← Предыдущая 1 2 Следующая →

AP Physics C: Механика Справка » Экзамен по механике » Силы » Трение и нормальная сила

Невесомость ощущается, когда нормальная сила равна __________.

Возможные ответы:

масса объекта

нуль

сила тяжести

отрицательное значение

Правильный ответ:33

3 ноль Объяснение:

«Невесомость» аналогична свободному падению (пренебрегая сопротивлением воздуха), во время которого единственной силой, действующей на объект, является сила тяжести. Когда нормальная сила становится равной нулю, объект теряет физический контакт с поверхностью.

Когда нормальная сила равна силе тяжести, объект находится в равновесии и результирующая вертикальная сила равна нулю. Это приводит к нулевому ускорению, но не к «невесомости». Масса не является силой, и отрицательные значения силы просто указывают относительное направление (при условии правильных расчетов)

Сообщить об ошибке

Книга массой 1 кг удерживается рукой человека на вертикальной стене, прикладывая силу 20 Н прямо к стене. Стенка имеет статический коэффициент трения 0,3 и кинетический коэффициент трения 0,2. Какова сила трения, удерживающая книгу в покое, чтобы книга не скользила по стене?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Сила трения рассчитывается с использованием нормальной силы и коэффициента трения. Поскольку книга находится в состоянии покоя (не в движении), используем коэффициент трения покоя.

Нормальная сила будет равна и противоположна силе, толкающей непосредственно на поверхность; в этом случае это означает, что нормальная сила будет 20 Н.

Решите силу трения:

Сообщить об ошибке

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Сообщить об ошибке

Возможные ответы:

Правильный ответ:

3

1 Объяснение:

Сообщить об ошибке

Возможные ответы:

Правильный ответ:

3

1 Объяснение:

Сообщить об ошибке Объяснение:

Сообщить об ошибке

Возможные ответы:

Правильный ответ:

3

1 Объяснение:

Сообщить об ошибке

Грузовик, движущийся со скоростью, внезапно тормозит и останавливается. Если коэффициент кинетического трения между шинами и дорогой равен , то как далеко грузовик пробуксовывает перед остановкой?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Соответствующие уравнения:

Определите изменение кинетической энергии грузовика. Обратите внимание, что конечная кинетическая энергия будет равна нулю, поскольку она не имеет конечной скорости.

Используя теорему о работе и энергии, установите изменение кинетической энергии равным работе трения.

Подставить уравнение для силы трения.

Используйте заданные значения коэффициента трения, массы и ускорения свободного падения, чтобы найти расстояние.

Сообщить об ошибке

К ящику весом 14 кг приложена сила 40 Н, чтобы сдвинуть его вправо. Чему равно ускорение ящика, если коэффициент трения между ящиком и полом равен 0,2?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

На коробку действуют две горизонтальные силы: сила 40 Н, приложенная справа, и сила трения () слева. Таким образом, чистая горизонтальная сила записывается в виде приведенного ниже уравнения.

 – нормальная сила. Находя ускорение a, мы получаем следующее уравнение.

Из вопроса мы знаем следующее.

Таким образом, ускорение равно

Сообщить об ошибке

Ящик тянут по горизонтальному полу с постоянной скоростью . Коэффициент кинетического трения между ящиком и полом равен . Если веревка, тянущая ящик, наклонена под углом выше горизонтали, какую силу необходимо приложить, чтобы поддерживать эту постоянную скорость?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Соответствующие уравнения: 

Напишите уравнения чистой силы для горизонтального и вертикального направлений:

Горизонтальное: 

Вертикальное: 

Горизонтальная: 

Вертикальная: 

Выразите горизонтальную и вертикальную составляющие силы тяги через общую силу тяги, .