Forța de frecare de alunecare

Forța de frecare de alunecare  este forța care apare între corpurile în contact cu mișcarea lor relativă.

S-a stabilit experimental că forța de frecare depinde de forța de presiune a corpurilor unul asupra celuilalt ( forța de reacție a suportului ), de materialele suprafețelor de frecare, de viteza de mișcare relativă, dar nu depinde de contact. zona [1] .

Valoarea care caracterizează suprafețele de frecare se numește coeficient de frecare și este de obicei notă cu o literă latină sau o literă greacă . Depinde de natura și calitatea prelucrării suprafețelor de frecare. În plus, coeficientul de frecare depinde de viteză. Cu toate acestea, cel mai adesea această dependență este slab exprimată și, dacă nu este necesară o precizie mai mare a măsurării, atunci poate fi considerată constantă. În prima aproximare, mărimea forței de frecare de alunecare poate fi calculată prin formula [1] :

 este coeficientul de frecare de alunecare ,

 este forța reacției normale a suportului.

Forțele de frecare se numesc interacțiuni tangențiale între corpurile în contact, care decurg din mișcarea lor relativă.

Experimentele cu mișcarea diferitelor corpuri în contact (solid în solid, solid într-un lichid sau gaz, lichid într-un gaz etc.) cu diferite stări ale suprafețelor de contact arată că forțele de frecare apar în timpul mișcării relative a corpurilor în contact și sunt direcționate împotriva vectorului viteză relativă tangențial la suprafețele de contact. În acest caz, într-o măsură mai mare sau mai mică, mișcarea mecanică este întotdeauna transformată în alte forme de mișcare a materiei - cel mai adesea într-o formă de mișcare termică, iar corpurile care interacționează sunt încălzite.

Independenta fata de piata

Deoarece niciun corp nu este absolut plat, forța de frecare nu depinde de aria de contact, iar aria reală de contact este mult mai mică decât cea observată. De fapt, zona de contact a suprafețelor aparent plane poate fi în limitele întregii zone imaginare de contact. [2] Și în cazul suprafețelor cât mai netede, începe să apară atracția intermoleculară.

Acest lucru este demonstrat de obicei printr-un exemplu:

Doi cilindri de metal moale sunt conectați cu părți plate și apoi rupte cu ușurință. După aceea, cei doi cilindri sunt conectați și ușor mutați unul față de celălalt. În acest caz, toate neregularitățile de suprafață se freacă unele de altele, formând zona maximă de contact: apar forțe de atracție intermoleculară. Și după deconectarea acestor doi cilindri devine foarte dificil.

Tipuri de frecare de alunecare

Dacă nu există un strat lichid sau gazos între corpuri ( lubrifiant ), atunci o astfel de frecare se numește uscată . În caz contrar, frecarea se numește „lichid”. O trăsătură distinctivă caracteristică a frecării uscate este prezența frecării statice .

Conform fizicii interacțiunii, frecarea de alunecare este de obicei împărțită în:

De asemenea, este posibil să se clasifice frecarea după aria sa. Forțele de frecare care decurg din mișcarea relativă a diferitelor corpuri se numesc forțe de frecare exterioare . Forțele de frecare apar și în timpul mișcării relative a părților aceluiași corp. Frecarea dintre straturile aceluiasi corp se numeste frecare interna .

Dimensiune

Datorită complexității proceselor fizice și chimice care au loc în zona de interacțiune de frecare, procesele de frecare nu pot fi descrise în principiu folosind metodele mecanicii clasice. Prin urmare, nu există o formulă exactă pentru coeficientul de frecare. Evaluarea sa se bazează pe date empirice: întrucât, conform primei legi a lui Newton, corpul se mișcă uniform și rectiliniu, atunci când o forță exterioară echilibrează forța de frecare apărută în timpul mișcării, atunci pentru a măsura forța de frecare care acționează asupra corpului, este suficient pentru a măsura forța care trebuie aplicată corpului pentru ca acesta să se miște fără accelerație.

Tabelul coeficienților de frecare de alunecare

Valorile tabelului sunt preluate din cartea de referință despre fizică [3]

Tabelul coeficienților de frecare de alunecare,
Materiale de frecare (suprafețe uscate) Coeficienții de frecare
odihnă la deplasare
aluminiu cu aluminiu 0,94
Bronz pe bronz 0,99 0,20
Bronz pentru fontă 0,21
Lemn cu lemn (medie) 0,65 0,33
Lemn pe piatră 0,46-0,60
Stejar pe stejar (de-a lungul fibrelor) 0,62 0,48
Stejar pe stejar (perpendicular pe bob) 0,54 0,34
fier cu fier 0,15 0,14
Fier pe fontă 0,19 0,18
Calcat pe bronz (lubrefiere slaba) 0,19 0,18
Funie de cânepă pe o tobă de lemn 0,40
Funie de cânepă pe o tobă de fier 0,25
Cauciuc pe lemn 0,80 0,55
Cauciuc pentru metal 0,80 0,55
Caramida cu caramida (slefuit lin) 0,5-0,7
Roată cu bandaj de oțel pe șină 0,16
Gheață pe gheață 0,028
Metal pe azbest-textolit 0,35-0,50
Metal pe lemn (medie) 0,60 0,40
Metal pe piatră (medie) 0,42-0,50
Metal pe metal (medie) 0,18-0,20
Cupru pe fontă 0,27
Tin pentru plumb 2.25
Derape de lemn pe gheață 0,035
Derape împânzite cu fier pe gheață 0,02
Cauciuc (anvelopă) pe teren dur 0,40-0,60
Cauciuc (anvelopă) pentru fontă 0,83 0,8
Curea de piele pe scripete de lemn 0,50 0,30-0,50
Curea de piele pe scripete din fontă 0,30-0,50 0,56
Oțel pe fier 0,19
Oțel (patine) pe gheață 0,02-0,03 0,015
Oțel conform rybest 0,25-0,45
Oțel pe oțel 0,15-0,25 0,09 (ν = 3 m/s)

0,03 (ν = 27 m/s)

Ferodo Steel _ 0,25-0,45
Piatră de șlefuit (cu granulație fină) pentru fier unu
Piatră de ascuțit (granulație fină) pentru oțel 0,94
Piatră de șlefuit (cu granulație fină) pentru fontă 0,72
Fonta pe stejar 0,65 0,30-0,50
Fontă conform rybest 0,25-0,45
Fontă pe oțel 0,33 0,13 (ν = 20 m/s)
Fontă după Ferodo 0,25-0,45
Fontă pe fontă 0,15

Note

  1. ↑ 1 2 Bilimovich B. F. Legile mecanicii în tehnologie. - M., Iluminismul , 1975. - Tiraj 80.000 exemplare. - Cu. 58
  2. ↑ Forța de frecare . ZFTSH, MIPT. Preluat la 14 februarie 2019. Arhivat din original la 13 februarie 2019.
  3. ↑ Enohovici A. S. Manual de fizică. - Iluminismul, 1978. - S. 85. - 416 p.