Δυνάμεις στατικής και ολισθαίνουσας τριβής. Νόμοι της τριβής Τι είναι η τριβή ολίσθησης στη φυσική

Στους υπολογισμούς μηχανικής, συνήθως προέρχονται από μια σειρά γενικών αρχών που καθιερώθηκαν πειραματικά, οι οποίες αντικατοπτρίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά του φαινομένου της τριβής με επαρκή ακρίβεια για πρακτική. Αυτοί οι νόμοι, που ονομάζονται νόμοι της τριβής ολίσθησης σε ηρεμία (νόμοι του Coulomb), μπορούν να διατυπωθούν ως εξής:

1. Όταν προσπαθείτε να μετακινήσετε ένα σώμα κατά μήκος της επιφάνειας ενός άλλου στο επίπεδο επαφής των σωμάτων, προκύπτει μια δύναμη τριβής (ή δύναμη πρόσφυσης), το μέγεθος της οποίας μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή από μηδέν έως μια τιμή που ονομάζεται τελική δύναμη τριβής .

Δύναμη τριβής ολίσθησης (ή απλά με τριβή)είναι η συνιστώσα της δύναμης αντίδρασης σύζευξης που βρίσκεται στο εφαπτόμενο επίπεδο στις επιφάνειες των σωμάτων που έρχονται σε επαφή.

Η δύναμη τριβής κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από εκείνη στην οποία οι δρώντες δυνάμεις τείνουν να κινήσουν το σώμα.

Στη θεωρητική μηχανική, θεωρείται ότι δεν υπάρχει λιπαντικό μεταξύ των επιφανειών των σωμάτων που έρχονται σε επαφή.

Ξηρή τριβήονομάζεται τριβή όταν δεν υπάρχει λιπαντικό μεταξύ των επιφανειών των σωμάτων που έρχονται σε επαφή.

Θα εξετάσουμε δύο περιπτώσεις: τριβή όταν ένα σώμα βρίσκεται σε ηρεμία ή ισορροπία και τριβή ολίσθησης όταν ένα σώμα κινείται κατά μήκος της επιφάνειας ενός άλλου με μια ορισμένη σχετική ταχύτητα.

Σε ηρεμία, η δύναμη τριβής εξαρτάται μόνο από τις ενεργές δυνάμεις. Με την επιλεγμένη κατεύθυνση της εφαπτομένης στο σημείο επαφής των επιφανειών των σωμάτων, η δύναμη τριβής υπολογίζεται από τον τύπο:

Ομοίως, με την επιλεγμένη κατεύθυνση του κανονικού, η κανονική αντίδραση εκφράζεται ως προς τις δεδομένες δυνάμεις:

Όταν ένα σώμα κινείται στην επιφάνεια ενός άλλου, η δύναμη τριβής είναι μια σταθερή τιμή.

2. Το μέγεθος της τελικής δύναμης τριβής είναι ίσο με το γινόμενο του στατικού συντελεστή τριβής και της κανονικής πίεσης ή της κανονικής αντίδρασης:

Ο στατικός συντελεστής τριβής είναι ένας αφηρημένος αριθμός. προσδιορίζεται πειραματικά και εξαρτάται από το υλικό των σωμάτων που έρχονται σε επαφή και την κατάσταση των επιφανειών (φύση επεξεργασίας, θερμοκρασία, υγρασία, λίπανση κ.λπ.). Πιστεύεται ότι ο συντελεστής τριβής δεν εξαρτάται από την ταχύτητα κίνησης.

3. Η μέγιστη δύναμη τριβής ολίσθησης, όλα τα άλλα πράγματα είναι ίσα, δεν εξαρτάται από την περιοχή επαφής των επιφανειών τριβής. Από αυτόν τον νόμο προκύπτει ότι για να μετακινηθεί, για παράδειγμα, ένα τούβλο, είναι απαραίτητο να ασκηθεί η ίδια δύναμη, ανεξάρτητα από το ποια όψη είναι τοποθετημένη στην επιφάνεια, φαρδιά ή στενή.

Συνδυάζοντας τον πρώτο και τον δεύτερο νόμο μαζί, παίρνουμε ότι σε ισορροπία η στατική δύναμη τριβής (δύναμη πρόσφυσης)

Ισορροπία παρουσία τριβής ολίσθησης (νόμοι Amonton - Coulomb)

Όταν προσπαθείτε να μετακινήσετε ένα σώμα που βρίσκεται σε μια τραχιά επιφάνεια, προκύπτει μια δύναμη αντίδρασης, η οποία έχει δύο συνιστώσες - κανονική και δύναμη τριβής ολίσθησης(Εικ. 4.34). Ως αποτέλεσμα πειραματικών μελετών, καθιερώθηκε Νόμοι Amonton - Coulomb:

1. Η δύναμη τριβής ολίσθησης όταν το σώμα βρίσκεται σε ισορροπία κυμαίνεται από μηδέν έως μια ορισμένη μέγιστη τιμή.

2. Η μέγιστη τιμή της δύναμης τριβής ολίσθησης δεν εξαρτάται από την περιοχή επαφής, αλλά καθορίζεται από το μέγεθος της κανονικής αντίδρασης, το υλικό και την κατάσταση των επιφανειών επαφής,

όπου − συντελεστής τριβής ολίσθησης. Κώνος τριβήςείναι η επιφάνεια που σχηματίζεται από τη γραμμή δράσης της μέγιστης αντίδρασης όταν προσπαθείτε να μετακινήσετε το σώμα σε διαφορετικές κατευθύνσεις (Εικ. 4.35):

Σκεφτείτε ένα σώμα (Εικ. 4.36) που βρίσκεται σε μια τραχιά επιφάνεια, παραμελώντας το βάρος του. Σε ένα ορισμένο σημείο επαφής του σώματος με την επιφάνεια με γνωστό συντελεστή τριβής, θα κατασκευάσουμε έναν κώνο τριβής και θα ασκήσουμε δύναμη αυθαίρετου μεγέθους που περνά μέσα στον κώνο τριβής. Από τότε και . Από πού ή από. Αυτό σημαίνει ότι το σώμα βρίσκεται σε ισορροπία και καμία δύναμη που βρίσκεται μέσα στον κώνο τριβής δεν μπορεί να μετακινήσει το σώμα κατά μήκος της επιφάνειας.

1. Η δύναμη τριβής ολίσθησης κατευθύνεται αντίθετα από την πιθανή κίνηση του σώματος.

2. Η δύναμη τριβής δεν εξαρτάται από την περιοχή των επιφανειών που έρχονται σε επαφή.

3. Η μέγιστη δύναμη τριβής είναι ανάλογη της κανονικής
πίεση. Ως κανονική πίεση νοείται η συνολική πίεση σε ολόκληρη την περιοχή επαφής των επιφανειών τριβής:

4.Ο συντελεστής τριβής ολίσθησης εξαρτάται από το υλικό και
φυσική κατάσταση των επιφανειών τριβής.

Πολλά προβλήματα που αφορούν την ισορροπία ενός σώματος σε μια τραχιά επιφάνεια παρουσία μιας δύναμης τριβής μπορούν εύκολα να λυθούν γεωμετρικά. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούν έννοια της γωνίας και του κώνου τριβής.

Αφήστε ένα στερεό σώμα, υπό τη δράση ενεργών δυνάμεων, να βρίσκεται σε μια τραχιά επιφάνεια σε μια περιοριστική κατάσταση ισορροπίας, δηλ. μια τέτοια κατάσταση όταν η δύναμη τριβής φτάσει στη μέγιστη τιμή της σε μια δεδομένη τιμή της κανονικής αντίδρασης (Εικ. 8.4). Σε αυτή την περίπτωση, η συνολική αντίδραση της τραχιάς επιφάνειας αποκλίνει από το κανονικό στο κοινό επίπεδο εφαπτομένης των επιφανειών τριβής κατά τη μεγαλύτερη γωνία.

Η γωνία φ μεταξύ της συνολικής αντίδρασης του ακατέργαστου σώματος και της κατεύθυνσης της κανονικής αντίδρασης ονομάζεται γωνία τριβής. Η γωνία τριβής φ εξαρτάται από τον συντελεστή τριβής, δηλ.

Όμως, σύμφωνα με το νόμο του C. Coulomb,

F=ƒN, επομένως, tanφ=ƒ, δηλ. η εφαπτομένη της γωνίας τριβής είναι ίση με τον συντελεστή τριβής ολίσθησης.

Ένας κώνος τριβής είναι ένας κώνος που περιγράφεται από μια πλήρη αντίδραση γύρω από την κατεύθυνση της κανονικής αντίδρασης. Μπορεί να επιτευχθεί αλλάζοντας τις ενεργές δυνάμεις έτσι ώστε το σώμα σε μια τραχιά επιφάνεια να βρίσκεται στις οριακές θέσεις ισορροπίας, προσπαθώντας να βγει από την ισορροπία προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις που βρίσκονται στο κοινό επίπεδο εφαπτομένης των επιφανειών επαφής. Αν ο συντελεστής τριβής είναι ίδιος προς όλες τις κατευθύνσεις, τότε ο κώνος τριβής είναι κυκλικός.

Εάν δεν είναι το ίδιο, τότε ο κώνος τριβής δεν είναι κυκλικός, για παράδειγμα στην περίπτωση που οι ιδιότητες των επιφανειών επαφής είναι διαφορετικές (λόγω συγκεκριμένης κατεύθυνσης των ινών ή ανάλογα με την κατεύθυνση επεξεργασίας της επιφάνειας τα σώματα, εάν η επεξεργασία γίνεται σε μηχάνημα πλανίσματος κ.λπ.).

Για να ισορροπήσει ένα σώμα σε μια τραχιά επιφάνεια, είναι απαραίτητο και επαρκές η γραμμή δράσης των ενεργών δυνάμεων που προκύπτουν που δρουν στο σώμα να διέρχεται μέσα στον κώνο τριβής ή, στην οριακή κατάσταση, κατά μήκος της γεννήτριας του μέσω της κορυφής του (Εικ. . 8.5).

Ένα σώμα δεν μπορεί να διαταραχθεί από κανένα μέτρο ενεργού δύναμης αν η γραμμή δράσης του περνά μέσα στον κώνο τριβής, δηλ. α<φ.

Εάν η γραμμή δράσης των ενεργών δυνάμεων που προκύπτουν δεν διέρχεται μέσα στον κώνο τριβής ή κατά μήκος της γεννήτριάς του, δηλ. α> φ (Εικ. 8.5), τότε το σώμα σε μια τραχιά επιφάνεια δεν μπορεί να είναι σε ισορροπία, Q> F.

Πρόβλημα 1. Προσδιορίστε το μέτρο δύναμης με το οποίο θα αρχίσει να κινείται το μπλοκ (Εικ. 6.7, ΕΝΑ).Μπλοκ βάρους Q = 2 kN, ύψος η = 0,8Μ,πλάτος σι= 0,6 Μ. Δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα σημείο ΣΕ,σχηματίζει γωνία 30° με την οριζόντια. Συντελεστής τριβής μεταξύ μπλοκ και οριζόντιου δαπέδου φά= 0,2.

Λύση. Η κίνηση του μπλοκ μπορεί να ξεκινήσει σε δύο περιπτώσεις: α) εάν το μπλοκ αρχίσει να γλιστράει κατά μήκος του επιπέδου προς τα δεξιά (Εικ. 6.7, σι) και β) εάν το μπλοκ αρχίζει να γέρνει γύρω από την άκρη (Εικ. 6.7, V).

Ας εξετάσουμε την πρώτη περίπτωση. Σε αυτή την περίπτωση, το σημείο εφαρμογής της αντίδρασης δαπέδου είναι άγνωστο. Ας δημιουργήσουμε εξισώσεις ισορροπίας - εξισώνουμε τα αθροίσματα των προβολών όλων των δυνάμεων στους άξονες συντεταγμένων (Εικ. 6.7, σι) μηδέν

Επιπλέον, λαμβάνουμε υπόψη την εξάρτηση της δύναμης τριβής από την κανονική πίεση

Ας προσδιορίσουμε τη δύναμη από αυτό το σύστημα εξισώσεων. Εξαιρουμένων των δυνάμεων και , βρίσκουμε

Εάν το μέγεθος της δύναμης γίνει μεγαλύτερο από αυτήν την τιμή, το μπλοκ θα αρχίσει να ολισθαίνει προς τα δεξιά.

Ας εξετάσουμε τη δεύτερη περίπτωση.Σε περίπτωση πιθανής ανατροπής του μπλοκ γύρω από το νεύρο ΕΝΑκανονική αντίδραση και δύναμη τριβής θα εφαρμοστεί στο σημείο ΕΝΑ(Εικ. 6.7, V).

Ας συνθέσουμε τρεις εξισώσεις ισορροπίας και την τέταρτη εξίσωση - την εξάρτηση της δύναμης τριβής από την κανονική πίεση:

Για να βρείτε το μέγεθος της δύναμης, αρκεί να βρείτε την τιμή της από το (6.3):

Εάν ο συντελεστής δύναμης γίνει μεγαλύτερος από αυτήν την τιμή, το μπλοκ θα αρχίσει να ανατρέπεται κοντά στην άκρη ΕΝΑ.

Οι εξισώσεις (6.1), (6.2), (6.4) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της κανονικής δύναμης αντίδρασης και τριβής.

Συγκρίνοντας τις τιμές του συντελεστή δύναμης στην πρώτη και στη δεύτερη περίπτωση, συμπεραίνουμε ότι εφόσον το μέγεθος της δύναμης κατά την ολίσθηση είναι μικρότερο από το μέγεθός της κατά την ανατροπή, τότε όταν ο συντελεστής δύναμης αυξηθεί από το μηδέν στο μέγιστο, το μπλοκ θα αρχίζουν να γλιστρούν και όχι να ανατρέπονται.

2 τριβή κύλισης

Η τριβή κύλισης συμβαίνει ως αποτέλεσμα της παραμόρφωσης του κυλιόμενου σώματος και της επιφάνειας στήριξης, οι οποίες στην πραγματικότητα δεν είναι απολύτως συμπαγείς. Επομένως, η επαφή μεταξύ του σώματος και της επιφάνειας λαμβάνει χώρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή (Εικ. 6.8, ΕΝΑ). Η κανονική αντίδραση μετατοπίζεται σε σχέση με το κέντρο του κυλίνδρου κατά ένα ορισμένο ποσό προς την κατεύθυνση κίνησης, η οποία, όταν το σώμα φεύγει από την ισορροπία, φτάνει στο μέγιστο και ονομάζεται συντελεστής τριβής κύλισης f k (Εικ. 6.8, σι).

Ο συντελεστής τριβής κύλισης έχει τη διάσταση του μήκους, σε αντίθεση με τον αδιάστατο συντελεστή τριβής ολίσθησης. Τυπικά, μια φυσιολογική αντίδραση πραγματοποιείται μέσω του κέντρου του παγοδρομίου, προσθέτοντας μερικές δυνάμεις με μια ροπή στο σώμα (Εικ. 6.9, V), που ονομάζεται ροπή τριβής κύλισης:

Για έναν κύλινδρο σε ηρεμία, θα συνθέσουμε τρεις εξισώσεις ισορροπίας (Εικ. 6.8, V):

Από την τελευταία έκφραση παίρνουμε την προϋπόθεση να κυλά ο τροχός χωρίς να γλιστράει.

Συνήθως αυτή η προϋπόθεση πληρούται. Επομένως, για να ξεκινήσει η κύλιση του κυλίνδρου, απαιτείται λιγότερη δύναμη από το να αρχίσει να ολισθαίνει.

Υπάρχουν πολλά φυσικά φαινόμενα στον κόσμο γύρω μας: βροντές και κεραυνοί, βροχή και χαλάζι, ηλεκτρικό ρεύμα, τριβή... Η σημερινή μας αναφορά είναι αφιερωμένη στην τριβή. Γιατί συμβαίνει η τριβή, τι επηρεάζει, από τι εξαρτάται η δύναμη της τριβής; Και τέλος, η τριβή είναι φίλος ή εχθρός;

Τι είναι η δύναμη τριβής;

Έχοντας λίγο τρέξιμο, μπορείτε να ορμήσετε κατά μήκος του παγωμένου μονοπατιού. Αλλά δοκιμάστε να το κάνετε σε κανονική άσφαλτο. Ωστόσο, δεν αξίζει να προσπαθήσετε. Δεν θα βγει τίποτα. Ο ένοχος της αποτυχίας σας θα είναι μια πολύ μεγάλη δύναμη τριβής. Για τον ίδιο λόγο, είναι δύσκολο να μετακινήσετε ένα τεράστιο τραπέζι ή, ας πούμε, ένα πιάνο.

Στο σημείο επαφής δύο σωμάτων, συμβαίνει πάντα η αλληλεπίδραση,που εμποδίζει την κίνηση ενός σώματος στην επιφάνεια ενός άλλου. Λέγεται τριβή. Και το μέγεθος αυτής της αλληλεπίδρασης είναι η δύναμη της τριβής.

Τύποι δυνάμεων τριβής

Ας φανταστούμε ότι πρέπει να μετακινήσετε ένα βαρύ ντουλάπι. Η δύναμή σου σαφώς δεν είναι αρκετή. Ας αυξήσουμε τη δύναμη «διάτμησης». Ταυτόχρονα, η δύναμη τριβής αυξάνεται ειρήνη.Και κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση του ντουλαπιού. Τελικά, η δύναμη «κουράς» «κερδίζει» και το υπουργικό συμβούλιο απομακρύνεται. Τώρα η δύναμη τριβής έρχεται από μόνη της γλιστράω.Αλλά είναι μικρότερη από τη στατική δύναμη τριβής και η μετακίνηση του ντουλαπιού περαιτέρω είναι πολύ πιο εύκολη.

Εσείς, φυσικά, έπρεπε να παρακολουθήσετε πώς 2-3 άτομα ξεφεύγουν από ένα βαρύ αυτοκίνητο με ξαφνικά σβησμένο κινητήρα. Οι άνθρωποι που σπρώχνουν το αυτοκίνητο δεν είναι ισχυροί, η δύναμη τριβής επενεργεί απλώς στους τροχούς του αυτοκινήτου κυλιομένος.Αυτός ο τύπος τριβής συμβαίνει όταν ένα σώμα κυλά πάνω από την επιφάνεια ενός άλλου. Μπορεί να κυλήσει μια μπάλα, ένα στρογγυλό ή πολύπλευρο μολύβι, οι τροχοί ενός τρένου κ.λπ. Αυτός ο τύπος τριβής είναι πολύ μικρότερος από τη δύναμη τριβής ολίσθησης. Επομένως, είναι πολύ εύκολο να μετακινήσετε βαριά έπιπλα εάν είναι εξοπλισμένα με τροχούς.

Αλλά, σε αυτή την περίπτωση, η δύναμη τριβής στρέφεται ενάντια στην κίνηση του σώματος, επομένως, μειώνει την ταχύτητα του σώματος. Αν δεν ήταν η «επιβλαβής φύση» του, έχοντας επιταχύνει με ποδήλατο ή πατίνια, θα μπορούσατε να απολαύσετε τη βόλτα επ' αόριστον. Για τον ίδιο λόγο, ένα αυτοκίνητο με σβηστό κινητήρα θα κινηθεί αδράνεια για αρκετή ώρα και μετά θα σταματήσει.

Λοιπόν, θυμηθείτε, υπάρχουν 3 τύποι δυνάμεων τριβής:

• τριβή ολίσθησης?
• τριβή κύλισης?
• στατική τριβή.

Ο ρυθμός με τον οποίο αλλάζει η ταχύτητα ονομάζεται επιτάχυνση. Όμως, εφόσον η δύναμη τριβής επιβραδύνει την κίνηση, αυτή η επιτάχυνση θα έχει πρόσημο μείον. Θα ήταν σωστό να πούμε Υπό την επίδραση της τριβής, ένα σώμα κινείται με επιβράδυνση.

Ποια είναι η φύση της τριβής

Εάν εξετάσετε τη λεία επιφάνεια ενός γυαλισμένου τραπεζιού ή πάγου μέσω ενός μεγεθυντικού φακού, θα δείτε μικροσκοπικές τραχύσεις στις οποίες προσκολλάται ένα σώμα που γλιστράει ή κυλάει κατά μήκος της επιφάνειάς του. Εξάλλου, ένα σώμα που κινείται κατά μήκος αυτών των επιφανειών έχει επίσης παρόμοιες προεξοχές.

Στα σημεία επαφής, τα μόρια έρχονται τόσο κοντά που αρχίζουν να ελκύουν το ένα το άλλο. Όμως το σώμα συνεχίζει να κινείται, τα άτομα απομακρύνονται το ένα από το άλλο, οι δεσμοί μεταξύ τους σπάνε. Αυτό προκαλεί τα άτομα που απελευθερώνονται από την έλξη να δονούνται. Κατά προσέγγιση με τον τρόπο που ταλαντώνεται ένα ελατήριο που έχει απαλλαγεί από την τάση. Αντιλαμβανόμαστε αυτές τις δονήσεις των μορίων ως θέρμανση. Να γιατί η τριβή συνοδεύεται πάντα από αύξηση της θερμοκρασίας των επιφανειών επαφής.

Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν δύο λόγοι που προκαλούν αυτό το φαινόμενο:

• ανωμαλίες στην επιφάνεια των σωμάτων που έρχονται σε επαφή.
• δυνάμεις διαμοριακής έλξης.

Από τι εξαρτάται η δύναμη τριβής;

Πιθανότατα έχετε παρατηρήσει το ξαφνικό φρενάρισμα ενός έλκηθρου όταν γλιστράει σε μια αμμώδη περιοχή. Και μια ακόμη ενδιαφέρουσα παρατήρηση: όταν υπάρχει ένα άτομο στο έλκηθρο, θα κατέβει προς τα κάτω από το λόφο. Και αν δύο φίλοι γλιστρήσουν μαζί, το έλκηθρο θα σταματήσει πιο γρήγορα. Επομένως, η δύναμη τριβής είναι:

• εξαρτάται από το υλικό των επιφανειών επαφής.
• Επιπλέον, η τριβή αυξάνεται με την αύξηση του σωματικού βάρους.
• ενεργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση της κίνησης.

Η υπέροχη επιστήμη της φυσικής είναι επίσης καλή γιατί πολλές εξαρτήσεις μπορούν να εκφραστούν όχι μόνο με λέξεις, αλλά και με τη μορφή ειδικών σημείων (τύποι). Για τη δύναμη τριβής μοιάζει με αυτό:

Ftr = kN Οπου:

Ftr - δύναμη τριβής.

κ - συντελεστής τριβής, ο οποίος αντανακλά την εξάρτηση της δύναμης τριβής από το υλικό και την καθαρότητα της επεξεργασίας του. Ας πούμε, εάν το μέταλλο κυλά σε μέταλλο k=0,18, αν κάνετε πατινάζ στον πάγο k=0,02 (ο συντελεστής τριβής είναι πάντα μικρότερος από ένα).

Ν είναι η δύναμη που δρα στο στήριγμα. Αν το σώμα βρίσκεται σε οριζόντια επιφάνεια, αυτή η δύναμη είναι ίση με το βάρος του σώματος. Για ένα κεκλιμένο επίπεδο έχει μικρότερο βάρος και εξαρτάται από τη γωνία κλίσης. Όσο πιο απότομη είναι η τσουλήθρα, τόσο πιο εύκολο είναι να γλιστρήσετε προς τα κάτω και τόσο περισσότερο μπορείτε να οδηγήσετε.

Και, υπολογίζοντας τη στατική δύναμη τριβής του ντουλαπιού χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο, θα μάθουμε ποια δύναμη πρέπει να ασκηθεί για να μετακινηθεί από τη θέση του.

Έργο δύναμης τριβής

Αν σε ένα σώμα ασκηθεί δύναμη, υπό την επίδραση της οποίας κινείται το σώμα, τότε γίνεται πάντα εργασία. Το έργο της δύναμης τριβής έχει τα δικά του χαρακτηριστικά: τελικά δεν προκαλεί κίνηση, αλλά την εμποδίζει. Επομένως, η δουλειά που κάνει είναι θα είναι πάντα αρνητικό, δηλ. με αρνητικό πρόσημο,ανεξάρτητα από τον τρόπο που κινείται το σώμα.

Η τριβή είναι φίλος ή εχθρός

Οι δυνάμεις τριβής μας συνοδεύουν παντού, φέρνοντας απτό κακό και... τεράστιο όφελος. Ας φανταστούμε ότι η τριβή έχει εξαφανιστεί. Ένας έκπληκτος παρατηρητής θα έβλεπε πώς τα βουνά καταρρέουν, τα δέντρα ξεριζώνονται από το έδαφος μόνα τους, οι τυφώνες και τα θαλάσσια κύματα κυριαρχούν ατελείωτα στη γη. Όλα τα σώματα γλιστρούν κάπου κάτω, η μεταφορά διαλύεται σε ξεχωριστά μέρη, αφού τα μπουλόνια δεν εκπληρώνουν τον ρόλο τους χωρίς τριβή, ένα αόρατο τέρας θα είχε λύσει όλα τα κορδόνια και τους κόμπους, τα έπιπλα, που δεν κρατιούνται από δυνάμεις τριβής, έχει γλίστρησε στην χαμηλότερη γωνία του δωματίου.

Ας προσπαθήσουμε να ξεφύγουμε, να ξεφύγουμε από αυτό το χάος, αλλά χωρίς τριβές Δεν θα μπορέσουμε να κάνουμε ούτε ένα βήμα.Άλλωστε, η τριβή είναι που μας βοηθά να σπρώχνουμε από το έδαφος όταν περπατάμε. Τώρα είναι ξεκάθαρο γιατί οι ολισθηροί δρόμοι καλύπτονται με άμμο το χειμώνα...

Και ταυτόχρονα, μερικές φορές η τριβή προκαλεί σημαντική βλάβη. Οι άνθρωποι έχουν μάθει να μειώνουν και να αυξάνουν την τριβή, αποκομίζοντας τεράστια οφέλη από αυτήν. Για παράδειγμα, οι τροχοί εφευρέθηκαν για να σύρουν βαριά φορτία, αντικαθιστώντας την τριβή ολίσθησης με κύλιση, η οποία είναι σημαντικά μικρότερη από την τριβή ολίσθησης.

Επειδή ένα κυλιόμενο σώμα δεν χρειάζεται να πιάσει πολλές μικρές επιφανειακές ανωμαλίες, όπως όταν τα σώματα γλιστρούν. Στη συνέχεια, οι τροχοί εξοπλίστηκαν με ελαστικά με βαθύ σχέδιο (πέλματα).

Έχετε παρατηρήσει ότι όλα τα λάστιχα είναι καουτσούκ και μαύρα;

Αποδεικνύεται ότι το καουτσούκ συγκρατεί καλά τους τροχούς στο δρόμο και το κάρβουνο που προστίθεται στο λάστιχο του δίνει μαύρο χρώμα και την απαραίτητη ακαμψία και αντοχή. Επιπλέον, σε περίπτωση ατυχημάτων στο δρόμο, σας επιτρέπει να μετρήσετε την απόσταση φρεναρίσματος. Άλλωστε κατά το φρενάρισμα τα ελαστικά αφήνουν ένα καθαρό μαύρο σημάδι.

Εάν είναι απαραίτητο, μειώστε την τριβή, χρησιμοποιήστε λιπαντικά λάδια και λιπαντικό ξηρού γραφίτη. Μια αξιοσημείωτη εφεύρεση ήταν η δημιουργία διαφορετικών τύπων ρουλεμάν. Χρησιμοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία μηχανισμών, από ποδήλατα μέχρι τα πιο πρόσφατα αεροσκάφη.

Υπάρχει τριβή στα υγρά;

Όταν ένα σώμα είναι ακίνητο στο νερό, δεν υπάρχει τριβή με το νερό. Μόλις όμως αρχίσει να κινείται, δημιουργείται τριβή, δηλ. Το νερό αντιστέκεται στην κίνηση οποιωνδήποτε σωμάτων σε αυτό.

Αυτό σημαίνει ότι η ακτή, δημιουργώντας τριβή, «επιβραδύνει» το νερό. Και, καθώς η τριβή του νερού στην ακτή μειώνει την ταχύτητά του, δεν πρέπει να κολυμπήσετε στη μέση του ποταμού, γιατί το ρεύμα εκεί είναι πολύ πιο δυνατό. Τα ψάρια και τα θαλάσσια ζώα είναι διαμορφωμένα με τέτοιο τρόπο ώστε η τριβή του σώματός τους στο νερό να είναι ελάχιστη.

Οι σχεδιαστές δίνουν τον ίδιο εξορθολογισμό στα υποβρύχια.

Η γνωριμία μας με άλλα φυσικά φαινόμενα θα συνεχιστεί. Τα λέμε ξανά φίλοι!

Εάν αυτό το μήνυμα σας ήταν χρήσιμο, θα χαρώ να σας δω

Υπάρχουν δύο κύριοι, θεμελιωδώς διαφορετικοί τύποι τριβής: τριβή ολίσθησης(τριβή 1ου είδους) και τριβή κύλισης(τριβή 2ου είδους).

Η τριβή ολίσθησης είναι χαρακτηριστική των χαμηλότερων κινηματικών ζευγών, αν και εμφανίζεται επίσης σε υψηλότερα ζεύγη. Είναι μια σύνθετη φυσική και χημική διαδικασία που οδηγεί τελικά σε θέρμανση των στοιχείων του ζεύγους, επιδείνωση των φυσικών (αντοχής) ιδιοτήτων των υλικών από τα οποία κατασκευάζονται, έντονη φθορά και απώλεια ισχύος λόγω μη παραγωγικής υπέρβασης των δυνάμεων τριβής. Η απλούστερη εξήγηση των λόγων αντίστασης στην κίνηση κατά την τριβή είναι ότι κατά τη σχετική κίνηση των στερεών σωμάτων (δεσμοί), οι μικροανωμαλίες του ενός από αυτά συναντούν τις μικροανωμαλίες του άλλου, με αποτέλεσμα μια ορισμένη συνολική δύναμη που κατευθύνεται προς η σχετική κίνηση. Για παράδειγμα, το στερεό σώμα 2 (Εικ. 5.1) κινείται προς την υποδεικνυόμενη κατεύθυνση με σχετική ταχύτητα σε σχέση με το στερεό σώμα 1. Ταυτόχρονα, οι μικροανωμαλίες του συγκρούονται με μικροανωμαλίες του σώματος 1, γεγονός που προκαλεί την εμφάνιση κανονικών αντιδράσεων στα σημεία επαφής των μικροανωμαλιών (αυτές οι αντιδράσεις είναι
ρύζι. 5.1 απεικονίζονται από τις διαγώνιες των ορθογωνίων). Η συνολική τιμή των κατακόρυφων συστατικών των αντιδράσεων είναι ίση με τη θλιπτική δύναμη Q, και η συνολική τιμή των οριζόντιων συνιστωσών είναι η δύναμη τριβής που στρέφεται ενάντια στην ταχύτητα της σχετικής κίνησης. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι δυνάμεις τριβής των σωμάτων που έρχονται σε επαφή ενεργούν σε ζεύγη, δηλαδή, η μία από αυτές εφαρμόζεται σε ένα σώμα και η άλλη εφαρμόζεται σε άλλο, και αυτές οι δυνάμεις είναι ίσες και αντίθετες, παρόμοιες με τις αντιδράσεις που συζητήθηκαν προηγουμένως σε κινηματικά ζεύγη.

Η τριβή ολίσθησης χωρίζεται σε διάφορους τύπους ανάλογα με τις συνθήκες υπό τις οποίες λειτουργούν τα κινηματικά ζεύγη.

Ξηρή τριβή, που συμβαίνει όταν οι επιφάνειες επαφής είναι απολύτως καθαρές και στεγνές, απαλλαγμένες από ίχνη υγρασίας, οξειδίων, σκόνης και άλλων ουσιών. Υπό αυτές τις συνθήκες, οι επιφάνειες τριβής εφάπτονται απευθείας μεταξύ τους. Τέτοιες συνθήκες τριβής μπορούν να επιτευχθούν μόνο σε εργαστηριακές συνθήκες.

Οριακή τριβήτυπικό όταν το πάχος του λιπαντικού στρώματος μεταξύ των επιφανειών τριβής είναι μικρότερο από 0,1 microns.

Τριβή υγρούσυμβαίνει όταν οι επιφάνειες τριβής χωρίζονται πλήρως από ένα στρώμα λιπαντικού και οι μικροτραχύτητες δεν αγγίζουν καθόλου η μία την άλλη (Εικ. 5.2). Η αντίσταση στη σχετική κίνηση των στερεών σωμάτων σε αυτή την περίπτωση καθορίζεται πλήρως από τις ιδιότητες του λιπαντικού ρευστού και εξαρτάται σημαντικά από το ιξώδες του. Τα σχέδια αυτού του τύπου τριβής είναι αισθητά διαφορετικά από τα σχέδια άλλων τύπων τριβής.

Ημιρευστή τριβήσυμβαίνει όταν δεν πληρούνται οι συνθήκες καθαρά υγρής τριβής και τότε σε ορισμένα σημεία επαφής στερεών σωμάτων υπάρχει υγρή τριβή, σε άλλα υπάρχει οριακή τριβή. Από αυτή την άποψη, αυτός ο τύπος τριβής ονομάζεται μικτός. Αυτός ο τύπος τριβής εμφανίζεται συχνότερα στα αυτοκίνητα.

Ημίξηρη τριβήσυμβαίνει όταν υπάρχει και ξηρή τριβή και οριακή τριβή ταυτόχρονα. Αυτός ο τύπος τριβής θα συμβεί εάν οι επιφάνειες, καθαρισμένες από υγρασία, οξείδια, σκόνη και αερολύματα, αφεθούν στον αέρα για κάποιο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια έρθουν σε επαφή.

ΟΙ ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΓΛΥΣΤΕΡΗΣ ΤΡΕΝΩΝ.

1. Η δύναμη τριβής στρέφεται πάντα ενάντια στην ταχύτητα της σχετικής κίνησης.

2. Με επαρκή ακρίβεια για τεχνικούς υπολογισμούς, η δύναμη τριβής μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο Coulomb–Amonton. Εδώ είναι ο συντελεστής τριβής. – μια κανονική αντίδραση που συμβαίνει σε ένα κινηματικό ζεύγος υπό τη δράση μιας συμπιεστικής δύναμης.

3. Ο συντελεστής τριβής εξαρτάται από τη φυσική φύση και την κατάσταση των επιφανειών τριβής, δηλαδή από την τραχύτητα, την παρουσία και τον τύπο του λιπαντικού κ.λπ.

4. Ο συντελεστής τριβής εξαρτάται από την ταχύτητα σχετικής κίνησης των σωμάτων
(Εικ. 5.3), ωστόσο, γίνεται αποδεκτό με αρκετή ακρίβεια για εξάσκηση ότι παραμένει σταθερό σε οποιαδήποτε ταχύτητα. Πολυάριθμες μελέτες έχουν βρει ότι όταν ξεκινάμε από στάση, ο συντελεστής τριβής είναι μεγαλύτερος από ότι όταν κινείται. Αυτός ο συντελεστής ονομάζεται στατικό συντελεστή τριβής ή στατικό συντελεστή τριβής. Ορίζεται και θεωρείται ότι, ταυτόχρονα, ανεξάρτητα από την ταχύτητα κίνησης.

5. Ο συντελεστής στατικής τριβής εξαρτάται από τον χρόνο επαφής των στερεών σωμάτων σε ηρεμία, ο οποίος εξηγείται από τη σταδιακή αλληλοδιείσδυση των υλικών των σωμάτων μεταξύ τους. Όσο περισσότερο τα σώματα βρίσκονται σε ακίνητη επαφή, τόσο πιο βαθιά είναι η διείσδυση και τόσο πιο δύσκολο είναι να τα μετακινήσετε αργότερα.

6. Ο συντελεστής τριβής εξαρτάται από τη συγκεκριμένη πίεση. Αυτή η εξάρτηση παρουσιάζεται στο
ρύζι. 5.4. Πρώτα, η τιμή του συντελεστή αυξάνεται απότομα, στη συνέχεια, όταν φτάσει σε μια ορισμένη τιμή, παραμένει σταθερή και, στη συνέχεια, σε αρκετά μεγάλες τιμές της συγκεκριμένης πίεσης, αυξάνεται ξανά απότομα, λόγω πλαστικών παραμορφώσεων των υλικών του επιφάνειες τριβής. Ωστόσο, στους τεχνικούς υπολογισμούς αυτή η εξάρτηση δεν λαμβάνεται υπόψη και η τιμή που δεν μεταβάλλεται σε μεγάλο εύρος μεταβολών της ειδικής πίεσης λαμβάνεται ως σταθερή.

Οι τιμές των συντελεστών τριβής για διάφορα υλικά και οι συνθήκες λειτουργίας των επιφανειών τριβής δίνονται σε φυσικά και τεχνικά βιβλία αναφοράς.

Η εμπειρία δείχνει ότι όταν ένα σώμα προσπαθεί να κινηθεί κατά μήκος της επιφάνειας ενός άλλου στο επίπεδο επαφής των σωμάτων, προκύπτει μια δύναμη αντίστασης στη σχετική ολίσθησή τους, που ονομάζεται δύναμη τριβής ολίσθησης.

Η εμφάνιση τριβής οφείλεται κυρίως στην τραχύτητα των επιφανειών, η οποία δημιουργεί αντίσταση στην κίνηση, και στην παρουσία πρόσφυσης μεταξύ των σωμάτων που πιέζονται μεταξύ τους. Η μελέτη όλων των χαρακτηριστικών του φαινομένου της τριβής είναι ένα αρκετά σύνθετο φυσικό και μηχανικό πρόβλημα, η εξέταση του οποίου ξεφεύγει από το μάθημα της θεωρητικής μηχανικής.

Στους υπολογισμούς μηχανικής, συνήθως προέρχονται από έναν αριθμό εμπειρικά καθιερωμένων προτύπων που αντικατοπτρίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά του φαινομένου της τριβής με επαρκή ακρίβεια για πρακτική. Αυτοί οι νόμοι, που ονομάζονται νόμοι της τριβής ολίσθησης σε ηρεμία, μπορούν να διατυπωθούν ως εξής.

1. Όταν προσπαθείτε να μετακινήσετε ένα σώμα κατά μήκος της επιφάνειας ενός άλλου στο επίπεδο επαφής των σωμάτων, προκύπτει μια δύναμη τριβής (ή δύναμη πρόσφυσης), η οποία μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή από το μηδέν σε μια τιμή που ονομάζεται τελική δύναμη τριβής.

Η δύναμη τριβής που ασκείται στο σώμα κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από εκείνη στην οποία οι δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα τείνουν να το μετακινήσουν.

2. Η οριακή δύναμη τριβής είναι αριθμητικά ίση με το γινόμενο του στατικού συντελεστή τριβής και της κανονικής πίεσης ή της κανονικής αντίδρασης:

Ο στατικός συντελεστής τριβής είναι ένα αδιάστατο μέγεθος. προσδιορίζεται πειραματικά και εξαρτάται από το υλικό των σωμάτων που έρχονται σε επαφή και την κατάσταση των επιφανειών (φύση επεξεργασίας, θερμοκρασία, υγρασία κ.λπ.).

3. Η τιμή της τελικής δύναμης τριβής, σε ένα αρκετά μεγάλο εύρος, δεν εξαρτάται από το μέγεθος των επιφανειών που έρχονται σε επαφή κατά την τριβή.

Από τους δύο πρώτους νόμους προκύπτει ότι σε ισορροπία ή

Πρέπει να τονιστεί ότι η τιμή της δύναμης τριβής σε ηρεμία καθορίζεται από την ανισότητα (40) και ότι, επομένως, αυτή η τιμή μπορεί να είναι οποιαδήποτε, αλλά όχι μεγαλύτερη από. Το τι ακριβώς είναι η δύναμη τριβής μπορεί να προσδιοριστεί μόνο με την επίλυση της αντίστοιχης πρόβλημα (βλ. § 25). Η δύναμη τριβής θα είναι ίση σε μέγεθος μόνο όταν η διατμητική δύναμη που ασκείται στο σώμα φτάσει σε τέτοια τιμή που με την παραμικρή αύξηση το σώμα αρχίζει να κινείται (γλιστράει). Η ισορροπία που προκύπτει όταν η δύναμη τριβής είναι ίση θα ονομάζεται οριακή ισορροπία.

Συμπερασματικά, παρουσιάζουμε τις τιμές των συντελεστών τριβής για ορισμένα υλικά: ξύλο σε ξύλο μέταλλο σε μεταλλικό χάλυβα σε πάγο 0,027.

Αναλυτικότερες πληροφορίες δίνονται στα σχετικά βιβλία αναφοράς.

Όλα τα παραπάνω σχετίζονται με την τριβή ολίσθησης σε κατάσταση ηρεμίας. Κατά την κίνηση, η δύναμη τριβής κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση της κίνησης και είναι ίση με το γινόμενο του δυναμικού συντελεστή τριβής και της κανονικής πίεσης

Ο δυναμικός συντελεστής τριβής ολίσθησης είναι επίσης αδιάστατο μέγεθος και προσδιορίζεται πειραματικά. Η τιμή του συντελεστή εξαρτάται όχι μόνο από το υλικό και την κατάσταση των επιφανειών, αλλά και σε κάποιο βαθμό από την ταχύτητα των κινούμενων σωμάτων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, καθώς αυξάνεται η ταχύτητα, ο συντελεστής αρχικά μειώνεται ελαφρώς και μετά παραμένει σχεδόν σταθερός.