Трение. Закон трения

Трение - сложное физико-механическое явление, полное изучение которого выходит за рамки школьного учебника.

Опыт показывает, что при стремлении двигать одно тело по поверхности другого в плоскости их соприкосновения возникает сила сопротивления их относительному скольжению. Она называемая силой трения скольжения (рис. 23).

Рис. 23. Схема к анализу силы трения

Сопротивление перемещению создается шероховатостью поверхностей и наличием трения между ними.

В инженерных расчетах обычно используют общие закономерности трения, установленные опытным путем. Это - законы трения скольжения, качения и верчения. Закон трения скольжения был установлен следующим образом.

Если на тело, лежащее на шероховатой поверхности (рис. 23), действует сила , то в момент между покоем и движением этого тела имеем:

; (1)

(2)

Здесь - сила трения; - сила тяжести, действующая на тело; - нормальная реакция поверхности (рис. 23).

По мере увеличения силы тело из состояния покоя перейдет в состояние движения. Максимальное значение силы , при которой тело начнет перемещаться, называется предельной силой трения или просто силой трения. (рис. 23). Эксперимент показывает строгую пропорциональность в изменении и :

(3)

Постоянную величину отношения или назвали коэффициентом трения. Обозначают его обычно буквой . Таким образом - математическое выражение закона трения скольжения. - статический коэффициент трения, число безразмерное. Он определяется опытным путем и зависит от материала соприкасающихся тел и состояния их поверхностей (шероховатости, влажности, температуры и наличия смазки). Величина силы трения в довольно широких пределах не зависит от размеров соприкасающихся поверхностей. Сила трения может принимать значения от нуля до предельной силы трения, которая возникает в момент начала скольжения тела. До начала скольжения . Когда же тело начинает двигаться, то . Динамический коэффициент трения зависит не только от материала и состояния поверхностей, но и от скорости движения тел. В инженерных расчетах обычно принимают В качестве примера приведем несколько значений коэффициентов трения скольжения:

сталь по почве ................................ = 0,25....0,90

дерево по дереву............................ = 0,50....0,65

сталь по стали............................... = 0,15....0,25

сталь по льду.......................... = 0,03.