Трение скольжения

При скольжении сила сцепления называется силой трения скольжения (или просто силой трения) . Как показывает опыт, силу трения во многих задачах можно рассчитывать по формуле Амонтона - Кулона:

.

Коэффициент (friction) называется коэффициентом трения скольжения. В приближенных расчетах коэффициент трения полагают постоянным, зависящим только от состояния соприкасающихся поверхностей ине зависящим от скорости тела (такое трение называется сухим), но это - идеализация. Так, например, коэффициент при скольжении одного листа обувного кожкартона нормальной

влажности по другому существенно зависит от скорости скольжения (рис. 18).

Рис. 17. Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения

В начале скольжения (в момент страгивания тела) отношение силы сцепления к силе нормальной реакции (принимаемое за коэффициент трения покоя ) обычно больше коэффициента при скольжении: .

Если скорость скольжения равна нулю, то величина и направление силы , называемой в этом случае силой трения покоя, являются неизвестными. Они определяются из уравнений равновесия. Величина силы трения покоя не превосходит величины силы трения скольжения .

Пусть тело малых размеров может скользить по шероховатой опоре вдоль оси . Оно или покоится, или движется (равномерно или ускоренно). Если тело покоится, то справедливо уравнение равновесия , а сила сцепления – сила трения покоя – неизвестна. Если тело движется равномерно, то справедливо уравнение равновесия, а сила трения равна и направлена против скорости тела. Если тело движется ускоренно, то имеют место соотношения:

; .

Страгивание тела пренебрежимо малого веса невозможно, если линия действия силы располагается внутри конуса трения (рис. 18,а). Угол называется углом трения.

а б в

Рис. 18. Конус трения. Сопротивление качению колеса

Тело на наклонной плоскости может начать соскальзывать вниз из состояния покоя, если угол наклона плоскости к горизонту больше, чем угол трения, т.е. должно быть выполнено условие .

2.2.15.Сопротивление качению колеса

Система сил реакций опоры во время качения колеса может быть приведена к равнодействующей, точка приложения которой отстоит от основания вертикального диаметра на расстояние δ по направлению движения его центра (рис. 18,б). Это расстояние называется коэффициентом сопротивления качению. Если привести реакции к основанию диаметра (рис. 18,в), то согласно формуле изменения главного момента при переносе полюса приведения (п. 2.2.7) получаем момент сопротивления качению .

2.2.16. Трение тонкой гибкой нити о шероховатый цилиндр

Условие, при котором нить начинает соскальзывать по образующей цилиндра вдоль оси нити, описывается формулой Эйлера:

.

Здесь – стягивающая сила, - удерживающая сила, – угол охвата цилиндра нитью, - коэффициент трения при страгивании нити.

Наука, изучающая трение между твердыми телами, называется трибологией. Исследование микроскопической природы трения требует применения методов физики твердого тела, которая, в свою очередь, базируется на принципах квантовой механики.

Список литературы

1. Яблонский А. А.Курс теоретической механики: учебник длястудентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим специальностям. - 15-е изд., стер. - Москва: КноРус, 2010. - 603 с.

2. Тарг С. М.Краткий курс теоретической механики: учебникдля студентов высших технических учебныхзаведений. - Изд. 20-е, стер. - Москва: Высшая школа, 2010. - 415 с.

3. Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. и др. Курс теоретической механики: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по техническим специальностям: в 2 т. / - Изд. 10-е, стер. – Санкт-Петербург: Лань, 2008. - 729 с.: ил. Т. 1: Статика и кинематика; Т. 2: Динамика.

4. Гантмахер Ф. Р. Лекции по аналитической механике: [учеб. пособие для вузов]. - Изд. 3-е, стер. - М.: Физматлит, 2005. - 262 с.

5. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И.Курс теоретической механики: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 010500 "Механика": [в 2 т.]. - Изд. 9-е, испр. и доп. - Москва: Дрофа, 2006. - Т. 1: Статика и кинематика. - 2006. - 447 с.: ил. Т. 2: Динамика. - 2006. - 719 с.

6. Поляхов Н.Н., Зегжда С.А., Юшков М.П.; Под ред. проф. Товстика П.Е. Теоретическая механика: Учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлениям и специальностям "Математика" и "Механика" [Федер. целевая программа книгопечатания России]. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2000. - 591, [1] c.: ил.

7. Никитин Н.Н. Курс теоретической механики: Учеб. для студентов машиностроит. и приборостроит. специальностей вузов. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2003. - 718, [1] с.: ил.

8. Бать М. И., Джанелидзе Г. Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах, ч.1, 2, 3. —М.: Физматгиз, 1995.

51