2. Силы трения покоя, скольжения, качения. Полная сила реакции

Теория:

1. Сила трения покоя
Условие возникновенияДействует между телами, покоящимися относительно друг друга
Физическая природа силыЭлектромагнитная природа обусловлена взаимодействием атомов или молекул элементов поверхностей взаимодействующих тел
Направление силы
 
T1_X2.png
Рис. \(1\). Направление силы трения покоя
Сила трения покоя  \(\vec{F}_{п}\) направлена против направления возможного перемещения тел по касательной к поверхности контакта, вызванного действием внешней силы \(\vec{F}\) (рис. \(1\))
 
Формула
 
Graph1.png
Рис. \(2\). Изображение графика зависимости
силы трения покоя от внешней силы
1) \(F_{п}=F\) (рис. \(2\));
2) \(F_{п.мах}=\mu N\),  (\(1\))
\(\mu\) — коэффициент трения;
3) размерность \([\mu]=1\)
 
ОсобенностиЗначение коэффициента трения \(\mu\) определяется структурой трущихся поверхностей
Границы применимостиПри точных расчётах учитывают, что значение предельной силы трения покоя больше значения, определяемого формулой (\(1\))
2. Сила трения скольжения
Условие возникновенияОтносительное перемещение контактирующих тел
Физическая природа силыЭлектромагнитная природа обусловлена атомно-молекулярным взаимодействием контактирующих поверхностей
Направление силы
 
T2_X2.png
Рис. \(3\). Направление силы трения скольжения
Сила трения скольжения направлена против направления относительного перемещения тел, вызванного внешней силой \(\vec{F}\) (рис. \(3\))
 
Формула
(закон Кулона — Амонтона)
 
Graph2.png
Рис. \(4\). Изображение графика зависимости силы
трения скольжения от внешней силы
\(F_{тр}=F_{п.мах}=\mu N\) (\(2\))
 
ОсобенностиЗначение коэффициента трения \(\mu\) определяется структурой трущихся поверхностей
Границы применимостиФормула (\(2\)) справедлива при небольших значениях относительной скорости тел
3. Сила трения качения
Условие возникновенияОтносительное перемещение тел, сопровождающееся их вращением
Природа силыЭлектромагнитная природа обусловлена деформацией поверхностей взаимодействующих тел и межмолекулярным взаимодействием поверхностей взаимодействующих тел
Направление силы
T3_X2.png
Рис. \(5\). Направление сил трения качения и полной реакции
В случае качения цилиндра радиусом \(R\) и массой \(M\) под действием горизонтально направленной силы \(F\) (рис. \(5\)):
1) сила трения \(\vec{F}_{тр}\) качения направлена против внешней силы \(\vec{F}\);
2) полная реакция опоры: \(\vec{R}=\vec{F}_{тр}+\vec{N}\),
где \(\vec{N}\) — сила реакция опоры, направленная перпендикулярно горизонтальной опоре
 
Формула
\(F_{тр}=\frac{f}{R} · Mg\),
где \(f\) — коэффициент трения качения, \([f]=м\)
ОсобенностиЗначение коэффициента трения качения \(f\) существенно меньше коэффициента трения скольжения \(\mu\)
Границы применимостиСкорости качения существенно меньше скорости деформации взаимодействующих поверхностей
Источники:
Рис. 1. Направление силы трения покоя. © ЯКласс.
Рис. 2. Изображение графика зависимости силы трения покоя от внешней силы. © ЯКласс.
Рис. 3. Направление силы трения скольжения. © ЯКласс.
Рис. 4. Изображение графика зависимости силы трения скольжения от внешней силы. © ЯКласс.
Рис. 5. Направление сил трения качения и полной реакции. © ЯКласс.
Предыдущая теория
Вернуться в тему
Следующее задание
Copyright © 2022 ООО ЯКласс Контакты Пользовательское соглашение