Мета роботи

Ознайомлення з методикою визначення коефіцієнта тертя кочення.

9.2 Загальні положення

Для дослідження тертя кочення в даній роботі використовується метод похилого маятника, запропонований проф. А.С. Ахматовым [1]. Зміст методу полягає в наступному. Кулька, підвішена на нитці, спирається на похилу площину, так що нитка підвісу паралельна похилій площини. Якщо вивести кульку з положення рівноваги, то вона почне перекочуватися по площині, причому її рух має характер коливань, що згасають головним чином під дією тертя кочення.

Виникнення тертя кочення обумовлено деформаціями кульки і площини; при цьому виникають як пружна, так і пластична деформації. Через деформацію поверхні лінія дії сили реакції площини (рис. 9.1) не збігається з лінією дії сили нормального тиску . Кількісною мірою цього ефекту прийнято вважати величину відстані f (див. рис. 9.1) від точки прикладання сили до лінії дії сили нормального тиску , тобто плеча нормальної складової сили реакції _n . Величина f називається коефіцієнтом тертя кочення. Нормальна до площини складова _n сили за модулем рівна N, а горизонтальна складова _тер являє собою силу тертя кочення.

Коефіцієнт тертя кочення f обчислюється за наближеною формулою

, (9.1)

де α₀ – кут початкового відхилення кульки від положення рівноваги;

Рис. 9.1

α_n – кут відхилення кульки після n коливань;

R – радіус кульки;

β – кут нахилу площини кочення до горизонтальної площини.

У першому наближені можна вважати, що

.

Коефіцієнт тертя кочення залежить від речовини тіл, стану їх поверхні і цілою низки інших факторів.

Пара сил і _n , прикладених до тіла, що котиться, утворює момент тертя М, модуль якого рівний

М = F_тер R = f N= f mg cosb, (9.2)

де m – маса кульки.