Сила тертя ковзання

1. Таблиця коефіцієнтів тертя ковзання [ правити | правити код ]

Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії

Сила тертя ковзання - сила , Що виникає між дотичними тілами при їх відносному русі.

Дослідним шляхом встановлено, що сила тертя залежить від сили тиску тіл один на одного ( сили реакції опори ), Від матеріалів, що труться, від швидкості відносного руху, але не залежить від площі зіткнення [1] .

Величина, що характеризує труться поверхні, називається коефіцієнтом тертя, і позначається латинською буквою k {\ displaystyle k} або грецькою буквою μ {\ displaystyle \ mu} . Вона залежить від природи і якості обробки поверхонь, що труться. Крім того, коефіцієнт тертя залежить від швидкості. Втім, найчастіше ця залежність виражена слабо, і якщо велика точність вимірювань не потрібно, то μ {\ displaystyle \ mu} можна вважати постійним. У першому наближенні величина сили тертя ковзання може бути розрахована за формулою [1] :

F = μ N {\ displaystyle F = \ mu N}

μ {\ displaystyle \ mu} - коефіцієнт тертя ковзання,

N {\ displaystyle N} - сила нормальної реакції опори.

Силами тертя називаються тангенціальні взаємодії між дотичними тілами, що виникають при їх відносному переміщенні.

Досліди з рухом різних дотичних тіл (твердих по твердим, твердих в рідині або газі, рідких в газі і т. П.) З різним станом поверхонь дотику показують, що сили тертя проявляються при відносному переміщенні дотичних тіл і спрямовані проти вектора відносної швидкості тангенциально до поверхні зіткнення. При цьому завжди в більшій чи меншій мірі відбувається перетворення механічного руху в інші форми руху матерії - найчастіше в теплову форму руху, і відбувається нагрівання взаємодіючих тіл.

Так як ніяке тіло не є абсолютно рівним, сила тертя не залежить від площі зіткнення, і справжня площа дотику набагато менше спостерігається. Насправді, площа зіткнення, здавалося б, рівних поверхонь може перебувати в межах 0, 01% - 0, 001% {\ displaystyle 0,01 \% - 0,001 \%} від всієї уявної площі дотику. [2] А в разі поверхонь максимально гладких починає виникати межмолекулярное тяжіння.

Зазвичай це демонструється прикладом:

Два циліндра з м'яких металів з'єднують плоскими частинами, а потім з легкістю відривають. Після цього два циліндра з'єднують і трохи рухають відносно один одного. При цьому всі нерівності поверхні притираються один до одного, утворюючи максимальну площу зіткнення: з'являються сили міжмолекулярної тяжіння. А після роз'єднати ці два циліндра стає дуже складно.

Якщо між тілами відсутня рідка або газоподібна прошарок ( мастильний матеріал ), То таке тертя називається сухим. В іншому випадку, тертя називається «рідким». Характерною відмінністю сухого тертя є наявність тертя спокою .

З фізики взаємодії тертя ковзання прийнято розділяти на:

• Сухе, коли взаємодіючі тверді тіла не розділені ніякими додатковими шарами / мастильними матеріалами - дуже рідко зустрічається на практиці випадок. Характерна відмінна риса сухого тертя - наявність значної сили тертя спокою;
• Сухе із сухою мастилом ( графітовим порошком);
• Рідинне, при взаємодії тіл, розділених шаром рідини або газу (мастильного матеріалу) різної товщини - як правило, зустрічається при терті кочення, коли тверді тіла занурені в рідину;
• Змішане, коли область контакту містить ділянки сухого і рідинного тертя;
• Граничне, коли в області контакту можуть міститися шари і ділянки різної природи (окисні плівки, рідина і т. Д.) - найбільш поширений випадок при терті ковзання;

Також можна класифікувати тертя по його області. Сили тертя, що виникають при відносному переміщенні різних тіл, називаються силами зовнішнього тертя. Сили тертя виникають і при відносному переміщенні частин одного і того ж тіла. Тертя між шарами одного і того ж тіла називається внутрішнім тертям.

У зв'язку зі складністю фізико-хімічних процесів, що протікають в зоні фрикційного взаємодії, процеси тертя принципово не піддаються опису за допомогою методів класичної механіки. Тому немає точної формули для коефіцієнта тертя. Його оцінка проводиться на основі емпіричних даних: так як по першим законом Ньютона тіло рухається рівномірно і прямолінійно, коли зовнішня сила врівноважує виникає при русі силу тертя, то для вимірювання діючої на тіло сили тертя досить виміряти силу, яку необхідно прикласти до тіла, щоб воно рухалося без прискорення.

Таблиця коефіцієнтів тертя ковзання [ правити | правити код ]

Значення таблиці взяті з довідника з фізики [3]

Таблиця коефіцієнтів тертя ковзання, μ {\ displaystyle \ mu} Тертьові матеріали (при сухих поверхнях) Коефіцієнти тертя спокою при русі алюміній по алюмінію 0,94 бронза по бронзі 0,20 бронза по чавуну 0,21 Дерево по дереву (в середньому) 0,65 0,33 Дерево по каменю 0,46-0,60 Дуб по дубу (вздовж волокон) 0,62 0,48 Дуб по дубу (перпендикулярно волокнам) 0,54 0 , 34 Залізо по залізу 0,15 0,14 Залізо по чавуну 0,19 0,18 Залізо по бронзі (слабка мастило) 0,19 0,18 Канат прядив'яний по дерев'яному барабану 0,40 Канат прядив'яний по залізному барабану 0,25 Каучук по дереву 0,80 0,55 Каучук по металу 0,80 0,55 Цегла по цеглині ​​(гладко відшліфовані) 0,5-0,7 Колесо зі сталевим бандажем по рейці 0,16 Лід по льоду 0,028 Метал по аботекстоліту 0,35 -0,50 Метал по дереву (в середньому) 0,60 0,40 Метал по каменю (в середньому) 0,42-0,50 Ме талл по металу (в середньому) 0,18-0,20 мідь по чавуну 0,27 олово по свинцю 2,25 Полозья дерев'яні по льоду 0,035 Полозья оббиті залізом по льоду 0,02 Гума (шина) по твердому грунту 0,40-0,60 Гума (шина) по чавуну 0,83 0,8 Ремінь шкіряний по дерев'яному шківа 0,50 0,30-0,50 Ремінь шкіряний по чавунному шківа 0,30-0,50 0,56 сталь по залізу 0,19 сталь (Ковзани) по льоду 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 Точильний камінь (дрібнозернистий) по залізу 1 Точильний камінь (дрібнозернистий) по сталі 0,94 Точильний камінь (дрібнозернистий) по чавуну 0,72 чавун по дубу 0,65 0,30-0,50 чавун по райбесту 0,25-0,45 чавун по стали 0,33 0,13 (ν = 20 м / с) чавун по феродо 0,25-0,45 чавун по чавуну 0,15

1. ↑ 1 2 Билимович Б. Ф. Закони механіки в техніці. - М., Просвітництво , 1975. - Тираж 80000 прим. - с. 58
2. ↑ Сила тертя (Рос.). ЗФТШ, МФТІ. Дата звернення 14 лютого 2019.
3. ↑ Еноховіч А. С. Довідник з фізики. - Просвітництво, 1978. - С. 85. - 416 с.