Koeficijent trenja u klizanju i valjanju

Pod zemaljskim uvjetima, svako pokretno tijelo (ili dolazi u pokret) dolazi u dodir s materijalom okoliša ili s drugim tijelima. U ovom slučaju, postoje snage koje se odupiru pokretu. Ove su sile pozvane sile trenja,

Trenje je vanjsko i unutarnje. Unutrašnja (nazvana viskoznost) sastoji se u izgledu tangencijalne sile između pokretnih slojeva tekućine ili plina koji ometa ovaj pomak.

Nasuprot tome, vanjski trenje događa se na mjestima kontakta krutih tijela u obliku sile koja je tangencijalna na njihovu površinu i sprječava njihovo međusobno pomicanje. On je, pak, podijeljen na statički (trenje odmora) i kinematički. Statički trenje se očituje kada pokušavate premjestiti jedno fiksno tijelo u odnosu na drugu. Kinematično postoji između pokretnih tijela u kontaktu jedni s drugima. Vanjska trenja se može podijeliti na klizanje i valjanje trenja.

Što je fizičko značenje trenja? Je li korisno ili štetno? Na prvi pogled, trenje samo otežava nas: detalji mehanizama, guma automobila istrošeni, potplata cipela se briše i tako dalje. perpetuum mobile je nemoguće samo iz tog razloga. Ali pažljivo pogledaj. Nestajuće trenje - ne možemo hodati ili okrenuti knjigu, niti premjestiti automobil, niti se prestati kretati. Velik broj fizičke pojave na svijetu se temelji na trenju. Dva glavna postignuća čovječanstva koje su oblikovale razvoj civilizacije - proizvodnju vatre i izum kotača - bilo bi nemoguće bez njega.

Ovaj fenomen se temelji na nepravilnosti bilo tijela: jedan zarez u kontaktu uvijek drže na hrapavost površine druge. Za savršeno glatke (npr pažljivo polirane površine) tijesno jedan uz drugi, zakoni molekulske trenja na temelju međusobnog privlačenja molekula.

Znanost tribologije proučava trenje. Godine 1781. francuski fizičar S. Coulomb formulirao je temeljne zakone suhog trenja. Eksperimentalno, znanstvenik je utvrdio da je sila trenja F, koja se pojavljuje pri klizanju, izravno proporcionalna snazi ​​N koja djeluje na tijelo normalnog tlaka. Ovaj odnos je sljedeći:

N: F = k

gdje je k koeficijent trenja (koeficijent proporcionalnosti). Njegova je vrijednost izračunata na sljedeći način: tijelo je postavljeno na nagnutu ravninu i promjenom kuta nagiba uniformno kretanje. Sila trenja F bila je jednaka pokretačka sila P:

F = P ∙ sin a;

Veličina sile N (sila normalnog tlaka) je P ∙ cos tako k = tan a. Koeficijent trenja je stoga tangenta kuta nagiba površine duž koje tijelo klizi ravnomjerno, tj. Pri konstantnoj brzini.

U praksi se vrijednost može izračunati samo približno. Površine tijela u pravilu su manje ili više onečišćene, imaju okside, hrđu i druge inkluzije. Koeficijent trenja, određen u parovima za kombinacije različitih materijala pokusima, uključen je u posebne referentne tablice.

Kod valjanja dolazi do trenja jer se pokretni kotač lagano pritisne na površinu ceste, tj. Prisiljeni nadvladati malu udubinu. Što je cesta čvršća, to je manji manjak i manja sila trenja. Njegova je vrijednost izračunata u ovom slučaju prema formuli: F = k ∙ N / r, u kojoj je r radijus kotača. Prema tome, koeficijent trenja valjanja ima dimenziju duljine. Obično se izražava u centimetrima nasuprot kliznom koeficijentu trenja, što je dimenzija bez dimenzija.

Kao što je gore spomenuto, koeficijent unutarnjeg trenja ne postoji samo za krute tvari već i za tekućine. U hidraulici često je potrebno izračunati gubitak specifične energije hidrauličnih sustava koji se javljaju u cjevovodima. Oni su od dvije vrste: Gubitak u uobičajenim podrijetlom iz ravne cijevi za ravnomjerno strujanje i lokalnih gubitaka zbog - deformacije protoka zbog promjena u obliku kanala (kontrakcije, širenje, rotacija). Hidraulični gubici se izračunavaju pomoću slične vrijednosti, što se zove "koeficijent hidrauličkog trenja".