ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
55
Трение качения
Трением качения называется сопротивление, возникающее при качении одного тела по
другому.
Представим себе цилиндрический каток, положенный на горизонтальную плоскость
(рис. 1.1.70). Пусть P есть вес катка и пусть в его центре О приложена некоторая
горизонтальная сила Q. Опыт показывает, что пока сила Q невелика, каток будет оставаться в
покое. Следовательно, действующие
на каток силы Q и P уравновешиваются
сопротивлением неподвижной плоскости. В точке А соприкосновения катка с плоскостью
возникают нормальная реакция N этой плоскости, противоположная весу катка P, и сила
трения F, препятствующая скольжению катка по плоскости и равная по модулю силе Q, но
направленная в противоположную сторону. Однако, если бы
сопротивление неподвижной
плоскости сводилось только к силам N и F, то каток не мог бы быть в равновесии, так как
пара (Q, F) оставалась бы, очевидно, неуравновешенной. Поэтому необходимо допустить,
что реакции неподвижной плоскости приводятся не только к силам N и F, но еще и к
некоторой паре, которая уравновешивает пару (Q, F
).
Эта пара, препятствующая качению катка, называется парой трения качения.
Возникновение этой пары объясняется тем, что вследствие неабсолютной твердости
рассматриваемые тела испытывают деформацию, так что каток несколько вдавливается в
опорную плоскость и соприкосновение его с этой плоскостью происходит по некоторой
малой площадке около точки А. Приводя реакции, распределенные по этой площадке,
к
точке А, получаем силы N и F, приложенные в этой точке, и пару трения качения.
Относительно пары трения качения Кулон опытным путем нашел, что момент этой пары не
может превышать некоторого определенного в условиях данного опыта максимального
значения; это максимальное значение момента пары трения качения не зависит от радиуса
катка
и прямо пропорционально нормальному давлению катка на плоскость, или, что то же,
нормальной реакции N.
Таким образом, если обозначим абсолютную величину этого максимального момента
пары трения качения через M
max
, то M
max
= f
k
× N, где f
k
– коэффициент пропорциональности,
называемый коэффициентом трения качения. Из предыдущего равенства ясно, что этот
коэффициент выражается в линейных единицах, например, в сантиметрах, так как он играет
роль плеча пары. Значение коэффициента трения качения определяется опытным путем и,
как показывают опыты, зависит от материала катка и опорной плоскости. В следующей
таблице даны значения
этого коэффициента для некоторых тел.
Трущиеся тела f
k
в см
Дерево по дереву 0,05 – 0,06
Мягкая сталь по мягкой стали 0,005
Дерево по стали 0,03 – 0,04
Шарик из закаленной стали по стали 0,001
Рассмотрим теперь более общий
случай равновесия катка. Пусть к катку
приложена горизонтальная сила Q в
некоторой точке В, так что AB = h
(рис. 1.1.71), и пусть каток находится в
покое.
В точке A к катку приложены сила
трения скольжения F и нормальная реакция
N опорной плоскости, направленная
P
0
Q
N
F
A
d
C
B
Рис. 1.1.71
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- …
- следующая ›
- последняя »
