Что такое сила трения покоя сцепления контртел: Сила трения покоя – формула, определение, модуль

Сила трения покоя – формула, определение, модуль

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 174.

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 174.

Действия тел друг на друга, создающие ускорения, называют силами: все силы можно разделить на два вида: силы, действующие при непосредственном соприкосновении и силы, действующие независимо от того соприкасаются тела или нет, силы которые могут действовать на расстоянии. Сила трения возникает при соприкосновении тел и основная черта силы трения состоит в том, что она препятствует движению соприкасающихся тел или возникновению этого движения. Различают силы трения покоя, скольжения и качения.

Где мы встречаемся с силой трения

В повседневной жизни с силой трения мы сталкиваемся ежедневно. Например, сила трения помогает нам удерживать в руках предметы и ходить по земной поверхность. В зимнее время тротуары посыпают песком для увеличения той самой силы трения, и предотвращения падений на скользкий снег. Приведем еще несколько примеров на эту тему:

• Лыжи, санки и сноуборды, конечно, прекрасно скользят по снегу спускаясь с горы, но остановятся через некоторое время на горизонтальной поверхности;
• Автомобили и мотоциклы прекращают движение после остановки двигателя без помощи тормозов — тормозит сила трения. Правда, тормозной путь будет больше;
• Гвозди и клинья обеспечивают сцепление за счет силы трения;
• Узлы на веревках, тросах и шнурках не развязываются благодаря трению;
• Предметы устойчиво стоят на столах и не падают от дуновения ветерка по той же причине;
• Петли скрипящих дверей смазывают маслом, чтобы уменьшить силу трения;
• Музыкальные инструменты (струнные и щипковые) звучат благодаря трению.

Рис. 1. Примеры проявления силы трения.

Дадим общее определение силы трения:

Сила трения — это сила, возникающая при контакте двух тел и препятствующая их относительному движению. Сила трения направлена против движения.

Сила трения может быть как полезной, и тогда ее действие стараются усилить, так и нежелательной. В последнем случае стараются всевозможными методами снизить трение. Как правило, для этого применяются различного рода смазки в виде масел. Например, эффективность двигателя внутреннего сгорания в наибольшей степени зависит от трения поршней о стенки цилиндров. Производители масел стараются снизить трение и увеличить срок службы двигателя.

Причины возникновения силы трения

Первая причина — не идеальность поверхностей. Казалось бы гладкие на вид и на ощупь поверхности всегда имеют какое то количество бугорков, шероховатостей и царапин, которые мы не можем разглядеть. При движении тела (или при попытке движения) эти дефекты цепляются друг за друга, что в сумме дает некоторую силу, препятствующую движению.

Рис. 2. Граница раздела трущихся поверхностей: царапины, бугры, дефекты.

Вторая причина — сила трения возникает благодаря существованию сил взаимодействия молекул и атомов соприкасающихся тел. Взаимодействие возникает между электрическими зарядами, которые имеют частицы (электроны, протоны), входящие в состав атомов.

Сила трения покоя

Существует или нет сила трения, когда тела находятся в состоянии покоя? Да, существует. Например, если нам понадобится дома передвинуть фортепиано или что-то из мебели, то для этого придется приложить ощутимое усилие, которое только достигнув некой стартовой величины, позволит начать движение. Еще один пример: тело, лежащее на наклонной плоскости неподвижно, удерживается силой трения, хотя на него действует сила тяжести. В обоих случаях действующая на тела сила уравновешивается силой трения. Сила, возникающая при отсутствии относительного движения тел, называется силой трения покоя.

Рис. 3. Тело на наклонной плоскости, удерживается силой трения.

Сила трения покоя F_тр равна по модулю внешней силе F_вн, направленной по касательной к поверхности соприкосновения тел, и противоположна ей по направлению:

$ Fтр = – Fвн $ (1).

Равенство (1) называется формулой силы трения покоя.

Силу трения покоя тела, лежащего на горизонтальной поверхности можно измерить с помощью динамометра, зацепив его за выступ (крюк) на теле. Натягивая постепенно пружину динамометра мы достигнем некоторого значения, когда тело сдвинется с места, а после этого начнет двигаться равномерно. Это и будет величина силы трения покоя.

На тело в процессе равномерного движения будет действовать уже сила трения скольжения. Оказывается, что сила трения скольжения может быть меньше, чем сила трения покоя. Это происходит потому, что коэффициент трения скольжения зависит от скорости скольжения одного тела относительно другого.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали по какой причине вообще возникает сила трения. Сила трения покоя существует даже при отсутствии перемещения тел относительно друг друга. Формула (1) показывает, что сила трения равна внешней силе по модулю, и направлена в противоположную сторону.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Александр Коновалов

  4/5

• Устиния Воронова

  4/5

Оценка доклада

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 174.

---

А какая ваша оценка?

Трение скольжения, качения, покоя, теория трения, коэффициент трения, коэффициент сцепления…. Обзор проекта TehTab.ru

ГОСТы, СНиПы Карта сайта TehTab.ru Поиск по сайту TehTab.ru	Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница / / Техническая информация/ / Физический справочник/ / Трение. Коэффициенты трения. Триботехника — наука о трении. / / Трение скольжения, качения, покоя, теория трения, коэффициент трения, коэффициент сцепления…. Обзор проекта TehTab.ru Трение скольжения, качения, покоя, теория трения, коэффициент трения, коэффициент сцепления. … Обзор проекта TehTab.ru Трение покоя — наблюдается при предварительных микросмещениях (при недостаточных сдвигающих усилиях) до перехода к движению на макроуровне, когда начинает действовать сила трения качения или скольжения. Интерес представляет наибольшая сила трения покоя — она же «сила трения покоя», она же «сила сцепления», она же Гоша, она же Гога ( шутка). Трение скольжения — скорости тел в точке касания могут быть различны и по модулю и по направлению в любых комбинациях. Интерес представляет сила трения скольжения. Трение качения — скорости тел в точке касания одинаковы и по модулю и по направлению. Интерес тут представляет сила трения качения. Коэффициент трения он же коэффициент сцепления (для трения покоя)— отношение указанных сил трения к нормальной (перпендикулярной) относительно трушихся поверхностей прижимающей тела силе (нагрузке). Для параллельных земле поверхностей очень часто эта нагрузка — вес. Лирическое (не практическое) отступление для любопытных. В общем случае: Fтр=1/v*(dA)/(dt), где v — скорость трущихся тел (относительного перемещения), а (dA)/(dt) — мощность фрикционных потерь, а именно: механических = связанных с деформированием и адгезионным взаимодействием физических = связанных с адсорбцией, звуковых, электромагнитных и т.д. химических = связанных с хемосорбцией и химическим модифицированием поверхностных слоев А — работа сил трения, т.е. диссипируемая (рассеянная системой) энергия Сила трения определяется характеристиками: непосредственного контакта материалов в исходном состоянии контакта через жидкостные маслянные слои в процессах гидростатической и гидродинамической смазки контакта через адсорбированные и хемосорбированные слои как смазок, так и материала и даже пыли т. д. контакта через вторичные (т.е. образующиеся уже в процессе трения) структуры Вклад различных процессов различен при различных нагрузках и скоростях , т.е. в общем случае коэффициент трения движения является функцией всех описанных в лирическом отступлении параметров и скорости. На практике же пользуемся формулой: Fтр=kтр*Fпр ( сила трения пропорциональна прижимающей (нормальной) силе и коэффициенту трения). Помним, что для начала движения следует преодолеть силу трения покоя, которая не ниже силы трения движения, а часто и выше в разы). В обычных условиях, при разумных конструкторских решениях, в процессе приработки деталей снижается доля пластической деформации и увеличивается доля упругой деформации в точках микроконтактов, при этом повышается площадь контакта через защитные слои смазки и вторичные структуры, что в целом снижает силы трения ( до наступления разумных пределов износа). Сравнительные ряды значений коэффициентов трения и количественные соотношения между ними для различных пар материалов остаются верными, как правило, для любых условий процесса, а абсолютные значения являются только ориентировочными. Важные факты для о трении для инженеров: при повышении качества обработки поверхности сперва трение скольжения уменьшается, потом ! — увеличивается, т.е. суперфиниш может быть проблемой. скольжение в вакууме присходит в условиях, которые затрудняют образование защитных адсорбционных покрытий, и, поэтому, увеличенное адгезионное взаимодействие обеспечивет более сильное трение, причем после приработки значение трения еще и превышает начальное изменение скорости всегда меняет коэффициент трения, поскольку сама скорость меняет деформационные свойства материалов, а разогрев меняет характер остальных процессов в поверхности (точках) контакта, поэтому не гнушайтесь эксперимента в случаях больших перепадов скоростей Значение коэффициента трения скольжения определяется суммой адгезионной и деформационной составляющей, т.е. Ктр=Ка+Кд , Деформационная составляющая обусловлена потерями повторного передеформирования поверхностных слоев материалов, она важна для весьма шероховатых поверхностей и полимерных материалов. Для металлов соотношение между адгезионной и деформационной составляющей таково, что при точности в 1% значением деформационной составляющей можно пренебречь. Чуть подробнее для любопытных. В общем случае прочность адгезионной связи определяется выражением: τ=τ0+β*ρr, где ρr — фактическое давление в зонах контакта (! полная нагрузка на суммарную площадь пятен фактического контака, а τ0+β — характеристики поверхностных слоев таким образом: Ка= τ0/ρr + β, т.е. при малых далениях он (коэффициент) определяется величиной τ0, а при больших — β Сила трения качения также на практике определяется адгезионной и деформационной составляющей, причем деформационная (гистерезисная) составляющая важнее у материалов с низким уровнем упргугости и низкой твердостью. Эти же материалы имеют более высокий коэффициент трения качения, чем остальные (для резины выше, чем для оргстекла, а для оргстекла выше, чем для стали) Дополнительная информация от TehTab. ru:
Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru Реклама на сайте	Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Трение

Трение

Статические силы трения от сцепления неровностей двух поверхностей будут увеличиваться, чтобы предотвратить любое относительное движение до некоторого предела, при котором происходит движение. Это тот порог движения, который характеризуется коэффициентом статического трения. Коэффициент статического трения обычно больше, чем коэффициент кинетического трения. Проводя различие между статическим и кинетическим коэффициентами трения, мы имеем дело с аспектом обычного опыта «реального мира» с явлением, которое не может быть просто характеризуется. Разница между статическими и кинетическими коэффициентами, полученными в простых экспериментах, таких как скольжение деревянных блоков по деревянным наклонным поверхностям, примерно соответствует модели, изображенной на графике трения, из которого взята иллюстрация выше. Это различие может возникать из-за неровностей, поверхностных загрязнений и т. д., которые не поддаются точному описанию. При проведении таких экспериментов с тщательно очищенными гладкими металлическими блоками разница между статическими и кинетическими коэффициентами имеет тенденцию к исчезновению. Когда коэффициенты трения указываются для конкретных комбинаций поверхностей, обычно указывается кинетический коэффициент, поскольку он является более надежным числом.

Индекс Концепции трения

Гиперфизика***** Механика R Ступица

Назад

Когда две поверхности движутся относительно друг друга, сопротивление трения почти постоянно в широком диапазоне низких скоростей, и в стандартной модели трения сила трения описывается приведенным ниже соотношением. Этот коэффициент обычно меньше, чем коэффициент статического трения, что отражает общеизвестный опыт, согласно которому легче удерживать что-либо в движении по горизонтальной поверхности, чем запускать его в движение из состояния покоя.

Индекс Концепции трения

Гиперфизика***** Механика R Ступица

Назад

Статическое сопротивление трению будет соответствовать приложенной силе до порога движения. Тогда кинетическое сопротивление трению остается примерно постоянным. Этот график иллюстрирует стандартную модель трения. Приведенный выше график, хотя и представляет собой упрощенное представление о трении, довольно хорошо согласуется с результатами простых экспериментов с деревянными блоками на деревянных наклонных поверхностях. Экспериментальная процедура, описанная ниже, приравнивает векторную составляющую веса вниз по склону к коэффициенту трения, умноженному на нормальную силу, создаваемую весом на склоне. Проведя этот эксперимент с большим количеством студентов, я могу сообщить, что полученный коэффициент статического трения почти всегда больше, чем коэффициент кинетического трения. Типичные результаты для древесины, которую я использовал, составляют 0,4 для статического коэффициента и 0,3 для кинетического коэффициента. Когда для измерения коэффициентов трения используются тщательно стандартизированные поверхности, разница между статическими и кинетическими коэффициентами имеет тенденцию исчезать, что указывает на то, что разница может быть связана с неровными поверхностями, загрязнениями или другими факторами, которые могут быть досадно невоспроизводимыми. Чтобы процитировать счетчик просмотров вышеуказанной модели трения: «Многие люди считают, что трение, которое нужно преодолеть, чтобы что-то запустить (статическое трение), превышает силу, необходимую для поддержания скольжения (трение скольжения), но с сухими металлами очень трудно показать какую-либо разницу. Мнение, вероятно, возникло из опыта. там, где присутствуют небольшие кусочки масла или смазки, или где блоки, например, поддерживаются пружинами или другими гибкими опорами, так что кажется, что они связаны». Р. П. Фейнман, Р. П. Лейтон и М. Сэндс, Фейнмановские лекции по физике, Vol. я, с. 12-5, Эддисон-Уэсли, 1964.

Index Концепции трения Ссылка Jones & Childers, 2nd Ed. Секунда 4.8

Гиперфизика***** Механика R Ступица

Назад

Катящемуся колесу требуется определенное трение, чтобы точка контакта колеса с поверхностью не скользила. Величина сцепления, которую можно получить для автомобильной шины, определяется коэффициентом статического трения между шиной и дорогой. Если колесо заблокировано и скользит, сила трения определяется коэффициентом кинетического трения и обычно значительно меньше. Если предположить, что колесо катится без проскальзывания, поверхностное трение не действует против движения колеса, и в этот момент энергия не теряется. Однако для любого реального колеса есть некоторая потеря энергии и некоторое замедление из-за трения, и это иногда называют трением качения. Частично это трение на оси и частично из-за изгиба колеса, которое рассеивает некоторую энергию. Цифры от 0,02 до 0,06 были зарегистрированы как эффективные коэффициенты трения качения для автомобильных шин по сравнению с примерно 0,8 для максимального коэффициента статического трения между шиной и дорогой.

Индекс Концепции трения

Гиперфизика***** Механика R Ступица

Вернуться

О Friction – Caldwell Sport

Взгляните на картинку справа. Действительно, не слишком длинный взгляд. Вы запутаетесь.

Теперь позвольте мне объяснить.

Когда я разрабатываю гринды, я должен думать о трении, которому я пытаюсь противодействовать и управлять им в конкретных терминах. Я уверен, что настоящий снежный ученый мог бы все усложнить, но, на мой взгляд, я имею дело с двумя разными источников трения, и с двумя разными фрикционными касается . Два источника действуют совместно, иногда противодействуя друг другу. То же самое относится и к проблемам трения. Поиск правильных лыж и создание правильной структуры и раствора парафина — это вопрос поиска баланса между этими факторами трения.

Источники трения –
Механическое трение является одним источником. Это механическое взаимодействие частиц — скажем, снежных кристаллов и лыжной базы или снежных кристаллов и еще снежных кристаллов. В общем, чем ровнее базовая поверхность, тем лучше лыжа справляется с механическим трением.

Другим источником трения, с которым мы имеем дело, является сцепление-сцепление , обычно называемое «всасыванием». Адгезия — это тенденция молекул воды прилипать к лыжной основе, а когезия — тенденция молекул воды слипаться. В сочетании адгезия и когезия создают ужасное ощущение, которое мы описываем как всасывание (но которое не имеет ничего общего с настоящим всасыванием). В целом, чем шероховатее базовая поверхность, тем лучше она справляется с адгезией-когезией.

Для простоты я обозначил механическое трение как «Сухое», а сцепление-сцепление как «Влажное» на своей карте трения. На самом деле механическое трение между лыжей и жидкой влагой является фактором, который следует учитывать в разделе «сухое» трение. Адгезия-когезия зависит от наличия большого количества свободной влаги, которая также действует как смазка. Однако в целом в сухих условиях преобладают источники механического трения, а сцепление-сцепление становится фактором во влажных условиях. Поэтому мы используем слова «сухой» и «мокрый» в качестве замены, потому что это красивые, короткие слова из трех букв, которые охватывают большую часть того, что нам нужно помнить.

Проблемы трения –
Оставляя в стороне источники трения, мы имеем дело с двумя различными видами трения, с которыми мы имеем дело в различной пропорции. Статическое трение — это трение между двумя неподвижными объектами. Если вы стоите на подъеме, а ваши лыжи не хотят скользить, это статическое трение. Технически статическое трение прекращается, когда лыжи находятся в движении, но я использую этот термин для описания низкоскоростного трения, которое заставляет ваши лыжи чувствовать, что они хотят двигаться.0143 остановитесь , прежде чем вы вырветесь на свободу в наш другой режим трения, кинетическое трение .

Кинетическое трение — это сопротивление, возникающее при взаимодействии движущихся объектов. В общем, нас больше всего беспокоит кинетическое трение, и мы всегда пытаемся представить взаимодействие между снегом и лыжами как движущуюся систему.

Переход от статического трения (подумайте об этом как о трении ) к кинетическому трению обычно происходит при относительно низкой скорости. Однако, когда снег медленный, а статическое трение высокое, этот разрыв происходит со скоростью, при которой вы можете постоянно двигаться вперед и назад, особенно когда вы поднимаетесь. Хотя кинетическое трение является более серьезной проблемой, мы всегда говорим о сочетании факторов в балансе между статическими и кинетическими проблемами трения, точно так же, как мы делаем это с нашими источниками трения.

Вернуться к изображению… Теперь еще раз взгляните на это изображение. Оси представляют взаимодействие между двумя источниками и трением, а также два типа трения, которые мы всегда пытаемся сбалансировать. Я воспользовался возможностью, чтобы попытаться отобразить различные категории снежных условий, которые я определил, на этой диаграмме, чтобы указать относительный диапазон соответствующих условий и области перекрытия.