Сопротивление, препятствующее скольжению одного тела по поверхности другого – трение скольжения.
Если к телу приложить достаточно малую сдвигающую силу Q, то тело будет находиться в равновесии, это означает, что сдвигающая сила Q уравновешивается силой трения.
В частности, если сдвигающая сила равна нулю, то сила трения тоже равна нулю. При возрастании сдвигающей силы сила трения тоже возрастает до некоторого предела.
Наибольшее значение Fтр называется предельной силой трения скольжения при покое, или силой сцепления.
Трение скольжения – сложный физико – механический процесс, кот подчиняется следующим экспериментально полученным законам:
- Сила трения скольжения расположена в плоскости, касающейся поверхностей тел в зоне контакта и направлена противоположно возможному скольжению данного тела. При равновесии данного тела сила трения может принимать любые значения от 0 до предельного.
- при равновесии.
В этом случае сила трения определяется из уравнения равновесия.
- Закон Кулона.
Предельная сила трения скольжения при покое пропорциональна нормальному давлению.
, где f0 – коэффициент трения скольжения при покое; N – нормальная реакция.
- Коэффициент трения скольжения при покое (коэффициент сцепления) определяется опытным путем и не зависит от величины нормальной реакции и площади соприкасающихся тел, а зависит от их материала, степени обработки их поверхностей и состояния (температура, влажность и т.д.)
Все вышесказанное справедливо для силы трения скольжения при покое.
Для силы трения скольжения при движении справедливы законы:
- Силы трения скольжения при движении располагается в плоскости, касательной к поверхности тел в зоне контакта и направлены противоположно относительной скорости данного тела.
- Величина силы трения скольжения при движении пропорциональна нормальному давлению.
, где f – коэффициент трения скольжения при движении.
С возрастанием относительной скорости коэффициент трения скольжения как правило убывает.
Угол и конус трения.
R – полная реакция шероховатой поверхности.
R=N+Fтр
N – нормаль.
Угол трения – наибольший угол отклонения полной реакции шероховатой поверхности от нормали. ()
Если мы будем менять направление сдвигающей силы (поворот вокруг нормали), то полная реакция шероховатой поверхности будет описывать коническую поверхность – конус трения.
Вывод: тангенс угла трения равен коэффициенту трения.
Равновесие тел при наличии трения скольжения.
Ф – равнодействующая активных сил.
Ф=Q+G
Если тело находится в состоянии покоя, то равнодействующая активных сил и полная реакция шероховатых поверхностей равны между собой по модулю, уравновешиваются.
Ф=R
- условие равновесия.
Вывод: если угол между Ф и нормалью меньше или равен углу трения, то тело всегда будет находиться в равновесии при сколь угодно большой величине сдвигающих сил.
На этом принципе можно объяснить эффект «заклинивания» или «самоторможения», кот часто встречается в механике.
Экспериментальный способ определения коэффициента трения.
При решении задач с учетом сил трения как правило рассматривают состояние предельного равновесия тела, т.е. состояние, когда сила трения достигает предельного значения (начинает работать формула Кулона)
Трение качения.
– условие, что тело не будет
F проскальзывать
Вводим обозначение:
– условие, что тело не будет
проворачиваться
- коэффициент трения качения. (м)
Если тело катится, т.е. находится в движении: - трение второго рода.
Обычно считают, что не зависит от радиуса и веса катящегося тела, но .
