Koeficient trenja pri drsenju in valjanju

V kopenskih razmerah vsa gibalna telesa (ali prihajajo v gibanje) pridejo v stik s snovjo okolja ali drugimi telesi. V tem primeru obstajajo sile, ki se upirajo njihovemu gibanju. Te sile se imenujejo sile trenja, prevajajo del mehanična energija gibanje v notranji energiji, ki ga spremlja ogrevanje teles in okolja.

Trenje je zunanje in notranje. Notranja (tudi imenovana viskoznost) je sestavljena iz videza tangencialne sile med premikajočimi se plasti tekočine ali plina, ki ovira ta premik.

V nasprotju s tem pride do zunanjega trenja na kontaktnih točkah trdnih snovi v obliki sile, ki je tangencialna na njihovo površino, in ovira njihovo medsebojno premikanje. To je nato razdeljeno na statično (trenje počitka) in kinematično. Statični trenje se kaže, ko poskušamo premakniti eno fiksno telo v razmerju do druge. Med gibljivimi telesi med seboj poteka kinematična metoda. Zunanji trenje lahko razdelimo na drsenje in valjanje trenja.

Kakšen je fizični pomen trenja? Ali je koristno ali škodljivo? Na prvi pogled, trenje preprečuje samo nam nosijo dele stroj, avtomobilske gume, so podplatih izbrisani, itd In vzpostavitev .. perpetuum mobile je nemogoče samo zaradi tega. Ampak poglejte natančno. Iztekanje trenja - ne moremo hoditi ali prelistati knjige, niti premakniti avtomobila niti se ustaviti. Ogromno število fizični pojavi na svetu temelji na trenju. Dva glavna dosežka človeštva, ki je določila razvoj civilizacije - rudarstvo ognja in izum kolesa - brez njega bi bilo nemogoče.

Ta pojav temelji na neravnotežju katerekoli telesa: ko se dotaknemo, se zareze enega vedno držijo hrapavosti drugega. Za popolnoma gladko (npr skrbno poliranih površinah) tesno eden poleg drugega, zakonodaja molekularno trenje, ki temelji na medsebojnem privlačnost med molekulami.

Znanost o tribologiji proučuje trenje. Leta 1781 je francoski fizik S. Coulomb oblikoval osnovne zakone suhega trenja. Eksperimentalno je ugotovil, da je trenja F, ki se pojavi pri drsenju, neposredno sorazmerna s silo N, ki deluje na telo normalnega tlaka. To razmerje je naslednje:

N: F = k ∙ N;

kjer je k koeficient trenja (koeficient proporcionalnosti). Njena vrednost je bila izračunana na naslednji način: telo je bilo postavljeno na nagnjeno ravnino in s spremembo naklona je bilo doseženo enotno gibanje. Torna sila F je bila enaka gonilna sila P:

F = P • sin a;

Velikost sile N (sila normalnega tlaka) je P ∙ cos zato k = tan a. Koeficient trenja je zato tangenta kota naklona površine, vzdolž katere telo drsi enakomerno, to je s konstantno hitrostjo.

V praksi se njegova vrednost lahko izračuna le približno. Površine teles so praviloma bolj ali manj kontaminirane, imajo okside, rje in druge vključke. Koeficient trenja, določen v parih za kombinacije različnih materialov s poskusi, je vključen v posebne referenčne tabele.

Pri valjanju nastane trenje, ker je premično kolo rahlo pritisnjeno na površino ceste, t.j., prisiljeno premagati majhno grlo. Bolj težka je cesta, manjša je ta udarec in manj trenja. Njena vrednost se v tem primeru izračuna po formuli: F = k ∙ N / r, pri čemer je r polmer kolesa. Zato ima kolenski koeficient trenja dimenzijo dolžine. Običajno se izrazi v centimetrih v nasprotju s koeficientom drsnega trenja, ki je brezmejna količina.

Kot je bilo omenjeno zgoraj, koeficient notranjega trenja ne obstaja samo za trdne snovi, temveč tudi za tekočine. V hidravliki je pogosto potrebno izračunati izgubo specifične energije hidravličnih sistemov, ki se pojavljajo v cevovodih. Ti so dveh vrst: izguba dolžine izvirajo iz ravne cevi z enotno tok in lokalne izgube zaradi - deformacije toka zaradi sprememb v obliki kanala (kontrakcije, širitev, rotacije). Hidravlične izgube se izračunajo z uporabo podobne vrednosti, ki se imenuje "koeficient hidravličnega trenja".