Силы трения. Другой важной категорией сил в механике являются силы трения

Другой важной категорией сил в механике являются силы трения. Механически они проявляются как силы препятствующие движению. Физически они представляют собой результат сложных процессов, проявляющихся на трущихся поверхностях тел.

Опыт показывает, что трение твердых тел обычно подчиняется простым закономерностям. Сила трения () пропорциональна «силе нормального прижатия» .

,

где - коэффициент трения.

В обычных условиях для металлов . Но это для загрязненных поверхностей. Для очень чистых поверхностей, что может быть достигнуто нагревом тел в вакуумных условиях, он сильно возрастает.

Универсального механизма объясняющего трение нет.

Для некоторых металлов трение реализуется следующим образом. Поверхность металлов, даже хорошо обработанных, имеет некоторые шероховатости, которые намного больше межмолекулярного расстояния. При соприкосновении тел поверхности соприкасаются пиками неровностей, поэтому реальная площадь контакта намного меньше полной и составляет примерно () ее часть. Если «сила прижатия» растет, то в результате деформации шероховатостей увеличивается площадь контакта – растет сила трения обусловленная межмолекулярным взаимодействием.

От силы трения движения надо отличать силу трения покоя, которая на (10-20)% больше. Объяснение заключается в том, что при длительном контакте выступы неровностей деформируются и увеличивается площадь соприкосновения взаимодействующих тел.

Все сказанное относится к сухому трению. Если между поверхностями имеется жидкость, то трение обусловлено ее вязкими свойствами. Эта сила трения будет рассмотрена в разделе «молекулярная физика».

Опыт показывает, что сила трения скольжения уменьшается с увеличением скорости относительного движения. Это можно объяснить тем, что с увеличением скорости время контакта неровностей уменьшается, следовательно, уменьшается и время действия межмолекулярных сил. Этот эффект учитывают при разработке тормозных систем.

Сила трение качения (), как показывает опыт, обратно пропорциональна радиусу катка (). Кулон установил:

.

Видно, что чем меньше радиус катка, тем больше сила трения.

Дата добавления: 2014-01-05