Трение скольжения

Трением называется сопротивление, возникающее при перемещении одного тела по поверхности другого.

Различают два вида трения в зависимости от характера перемещения тел (скользит тело или катится) трение скольжения, трение качения.

Трением скольжения называется сопротивление скольжению одного тела по поверхности другого.

Трение зависит от ряда сложных механических, химических и других явлений. Законы трения скольжения являются результатом обобщения большого опытного материала.

Законы трения скольжения формулируются следующим образом:

1. Сила трения пропорциональна нормальному давлению.

2. Коэффициент трения зависит от рода трущихся тел и физического состояния трущихся поверхностей.

3. Трение между однородными телами для большинства из них больше трения между разнородными телами.

4. Сила трения, не зависит от размеров трущихся поверхностей. При значительных удельных давлениях величина поверхностей начинает влиять на силу трения.

5. Сила трения зависит от скорости взаимного перемещения трущихся тел.

6. Максимальное значение силы трения зависит как от материала и состояния трущихся поверхностей, так и от наличия и рода смазки между ними.

Основная зависимость для величины силы трения выражается формулой:

F=fG=fN,

Где F-сила трения скольжения;

Q-нормальное давление;

N-нормальная реакция;

f-коэффициент пропорциональности или коэффициент трения.

Из формулы находим значение коэффициента трения.

 

Рис.13.1 Опыты показывают, что для того, чтобы вывести тело из состояния покоя, нужно, при прочих равных условиях, преодолевать большую силу трения, чем при движении тела. При увеличении скорости движения одного тела относительно другого сила трения

уменьшается до некоторого предела.

Рассмотрим способ определения коэффициента трения покоя (рис.13.1).

На наклонной плоскости находится тело весом G. Разложим G по двум направлениям:

1. По нормали к трущимся поверхностям G₂=G cos α_O;

2. По направлению, параллельному наклонной плоскости, G₁=G sin α_O.

Составляющая веса G₂ вызовет со стороны плоскости нормальную реакцию N, а последняя – силу трения;

F₀=f₀N, но N=G₂, следовательно F₀=f₀G₂,

где f₀ – коэффициент трения скольжения предельного равновесия.

Составляющая веса G₁, направленная параллельно наклонной плоскости, стремится сдвинуть тело вниз по наклонной плоскости.

Если G₁>F₀, тело будет двигаться равноускоренно; если G₁<F₀, тело будет находиться в покое; если G₁=F₀, тело будет находиться в состоянии предельного равновесия.

Определим значение угла наклонной плоскости, при котором тело будет находиться в состоянии предельного равновесия:

G₁=F₀, F₀=G₁=f₀G₂=f₀G cos α₀, но G₁=G sin α₀, следовательно, G sin α₀=f₀G cos α₀.

Откуда

Применяя этот способ, можно практически определять коэффициент трения покоя как тангенс угла наклона плоскости, при котором тело начнет движение по ней.

 

Таблица 6

Материал трущихся тел	Коэффициент трения
Покоя	Движения
насухо	со смазкой	насухо	Со смазкой
Сталь-сталь	0,15	0,1-0,12	0,15	0,05-0,1
Сталь-мягкая сталь	-	-	0,2	0,1-0,2
Сталь-чугун	0,3	-	0,18	0,05-0,15
Мягкая сталь-чугун	0,2	-	0,18	0,05-0,15
Сталь-бронза	0,15	0,1-0,15	0,15	0,1-0,15
Чугун-чугун	-	0,18	0,15	0,07-0,12
Чугун-бронза	-	-	0,15-0,2	0,07-0,15