แรงเสียดทานแบบเลื่อนเป็นมุม ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน

แรงเสียดทาน () คือแรงที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวัตถุ เป็นที่ยอมรับในเชิงประจักษ์ว่าแรงเสียดทานแบบเลื่อนขึ้นอยู่กับแรงกดร่วมกันของวัตถุ (ปฏิกิริยารองรับ) (N) วัสดุของพื้นผิวของวัตถุที่ถู และความเร็วของการเคลื่อนที่สัมพัทธ์

คำนิยาม

ปริมาณทางกายภาพที่มีลักษณะเฉพาะของพื้นผิวที่ถูเรียกว่า ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน- ส่วนใหญ่แล้วค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะแสดงด้วยตัวอักษร k หรือ

โดยทั่วไปค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีจะขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุที่สัมพันธ์กัน ควรสังเกตว่าการพึ่งพามักจะไม่นำมาพิจารณาและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อนถือว่าคงที่ โดยส่วนใหญ่แล้วจะมีแรงเสียดทาน

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อนเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับ: คุณภาพของการรักษาพื้นผิว, การถู, การปรากฏตัวของสิ่งสกปรก, ความเร็วของการเคลื่อนไหวของวัตถุที่สัมพันธ์กัน ฯลฯ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานถูกกำหนดโดยเชิงประจักษ์ (ทดลอง)

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานซึ่งสอดคล้องกับแรงเสียดทานสถิตสูงสุด ในกรณีส่วนใหญ่จะมากกว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน

สำหรับคู่วัสดุจำนวนมาก ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะไม่เกินความสามัคคีและอยู่ภายใน

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของคู่ของร่างกายใด ๆ ที่พิจารณาแรงเสียดทานนั้นได้รับอิทธิพลจากความดัน ระดับของการปนเปื้อน พื้นที่ผิวของร่างกาย และสิ่งอื่น ๆ ที่มักจะไม่นำมาพิจารณา ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่ระบุในตารางอ้างอิงจึงตรงกับความเป็นจริงภายใต้เงื่อนไขที่ได้รับเท่านั้น ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจึงไม่สามารถถือว่าไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับตัวถูคู่เดียวกัน ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์หนามจึงมีความโดดเด่นสำหรับพื้นผิวแห้งและพื้นผิวที่มีการหล่อลื่น ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การเลื่อนของตัววัสดุที่ทำด้วยทองแดงและตัวของเหล็กหล่อหากพื้นผิวของวัสดุแห้งจะเท่ากับ สำหรับวัสดุคู่เดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์การเลื่อนเมื่อมีสารหล่อลื่น

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	โซ่โลหะบางวางอยู่บนโต๊ะแนวนอน (รูปที่ 1) ความยาวเท่ากับ , มวล . ปลายโซ่ห้อยอยู่เหนือขอบโต๊ะ หากความยาวของส่วนที่ห้อยของโซ่เป็นเพียงเศษเสี้ยวของความยาวของโซ่ทั้งหมด ก็จะเริ่มเลื่อนลงมาตามโต๊ะ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างโซ่กับโต๊ะจะเป็นเท่าใด ถ้าโซ่มีความยาวสม่ำเสมอกัน
สารละลาย	โซ่เคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ให้แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อหน่วยความยาวของโซ่เท่ากับ ในกรณีนี้ ในขณะที่การเลื่อนเริ่มขึ้น แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อส่วนที่ยื่นออกมาจะเป็น: ก่อนที่จะเริ่มการเลื่อน แรงนี้จะถูกปรับให้สมดุลด้วยแรงเสียดทานที่กระทำกับส่วนของโซ่ที่วางอยู่บนโต๊ะ: เนื่องจากแรงมีความสมดุล เราสามารถเขียน ():
คำตอบ

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย	ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของร่างกายบนระนาบเอียงจะเป็นเท่าใด ถ้ามุมเอียงของระนาบเท่ากันและความยาวของมันเท่ากับ ร่างกายเคลื่อนที่ไปตามระนาบด้วยความเร่งคงที่ในช่วงเวลา t
สารละลาย	ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน ผลลัพธ์ของแรงที่กระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่งจะเท่ากับ: ในการประมาณการบนแกน X และ Y ของสมการ (2.1) เราได้รับ:

แรงเสียดทาน(อันตรกิริยาเสียดทาน) คือกระบวนการอันตรกิริยาของวัตถุระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ (การกระจัด) หรือระหว่างการเคลื่อนที่ของวัตถุในตัวกลางที่เป็นก๊าซหรือของเหลว

สาขาวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษากระบวนการเสียดสีเรียกว่า ไตรโบโลยี(กลศาสตร์ของอันตรกิริยาเสียดทาน)

แรงเสียดทานมักจะแบ่งออกเป็น:

• แห้งเมื่อทำปฏิกิริยากับของแข็งจะไม่ถูกแยกออกจากชั้น / สารหล่อลื่นเพิ่มเติมใด ๆ (รวมถึงสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง) - เป็นกรณีที่หายากมากในทางปฏิบัติ คุณลักษณะเฉพาะของแรงเสียดทานแบบแห้งคือการมีแรงเสียดทานสถิตที่มีนัยสำคัญ
• ขอบเขตเมื่อพื้นที่สัมผัสอาจมีชั้นและพื้นที่ที่มีลักษณะแตกต่างกัน (ฟิล์มออกไซด์ ของเหลว ฯลฯ) - กรณีที่พบบ่อยที่สุดของแรงเสียดทานแบบเลื่อน
• ของเหลว(หนืด) ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาระหว่างวัตถุที่แยกจากกันด้วยชั้นของของแข็ง (ผงกราไฟต์) ของเหลวหรือก๊าซ (น้ำมันหล่อลื่น) ที่มีความหนาต่างกัน - มักเกิดขึ้นระหว่างแรงเสียดทานจากการกลิ้ง เมื่อวัตถุแข็งจุ่มอยู่ในของเหลว ขนาดของ แรงเสียดทานที่มีความหนืดนั้นมีลักษณะของความหนืดของตัวกลาง
• ผสมเมื่อพื้นที่สัมผัสประกอบด้วยพื้นที่แรงเสียดทานแบบแห้งและของเหลว
• อิลาสโตไฮโดรไดนามิก(viscoelastic) เมื่อแรงเสียดทานภายในสารหล่อลื่นมีความสำคัญ เกิดขึ้นเมื่อความเร็วในการเคลื่อนที่สัมพัทธ์เพิ่มขึ้น

แรงเสียดทาน- นี่คือแรงที่เกิดขึ้น ณ จุดที่วัตถุสัมผัสกันและขัดขวางการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของพวกมัน

สาเหตุของแรงเสียดทาน:

• ความหยาบของพื้นผิวสัมผัส
• แรงดึงดูดซึ่งกันและกันของโมเลกุลของพื้นผิวเหล่านี้

แรงเสียดทานแบบเลื่อน– แรงที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่แบบแปลนของวัตถุที่สัมผัสหรือโต้ตอบชิ้นใดชิ้นหนึ่งซึ่งสัมพันธ์กับวัตถุอื่นและกระทำต่อวัตถุนี้ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของการเลื่อน

แรงเสียดทานแบบกลิ้ง– โมเมนต์ของแรงที่เกิดขึ้นเมื่อหนึ่งในสองวัตถุที่สัมผัสกัน/มีปฏิสัมพันธ์กลิ้งตัวสัมพันธ์กับอีกวัตถุหนึ่ง

แรงเสียดทานสถิต– แรงที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุทั้งสองที่สัมผัสกันและป้องกันไม่ให้เกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ จะต้องเอาชนะแรงนี้เพื่อให้วัตถุทั้งสองที่สัมผัสกันเคลื่อนไหวโดยสัมพันธ์กัน

แรงเสียดทานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงของปฏิกิริยาปกตินั่นคือขึ้นอยู่กับว่าวัตถุถูกกดทับกันและบนวัสดุอย่างแน่นหนาดังนั้นลักษณะสำคัญของแรงเสียดทานคือ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานซึ่งถูกกำหนดโดยวัสดุที่ใช้สร้างพื้นผิวของวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์

สวมใส่– การเปลี่ยนแปลงขนาด รูปร่าง มวล หรือสภาพของพื้นผิวของผลิตภัณฑ์อันเนื่องมาจากการทำลาย (การสึกหรอ) ของชั้นพื้นผิวเนื่องจากการเสียดสี

การทำงานของเครื่องจักรใด ๆ ย่อมมาพร้อมกับแรงเสียดทานระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของชิ้นส่วนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดการสึกหรอโดยสิ้นเชิง ปริมาณการสึกหรอระหว่างการสัมผัสพื้นผิวโดยตรงจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการทำงานของแรงเสียดทาน

การเสียดสีส่วนหนึ่งเกิดจากฝุ่นและสิ่งสกปรก ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องรักษาอุปกรณ์ให้สะอาด โดยเฉพาะชิ้นส่วนที่เสียดสี

เพื่อต่อสู้กับการสึกหรอและการเสียดสี พวกเขาเปลี่ยนโลหะบางชนิดด้วยโลหะอื่นที่มีความเสถียรมากกว่า ใช้การรักษาความร้อนและทางเคมีของพื้นผิวที่ถู การประมวลผลทางกลที่มีความแม่นยำ และยังแทนที่โลหะด้วยสารทดแทนต่างๆ เปลี่ยนการออกแบบ ปรับปรุงการหล่อลื่น (เปลี่ยนรูปลักษณ์ แนะนำ สารเติมแต่ง) เป็นต้น

ในเครื่องจักร พวกเขามุ่งมั่นที่จะป้องกันการเสียดสีจากการเลื่อนโดยตรงของพื้นผิวแข็ง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อแยกพวกมันออกด้วยชั้นของสารหล่อลื่น (แรงเสียดทานของของไหล) หรือมีการนำองค์ประกอบลูกกลิ้งเพิ่มเติม (ตลับลูกปืนเม็ดกลมและแบริ่งลูกกลิ้ง) เข้ามาระหว่างพวกมัน

กฎพื้นฐานสำหรับการออกแบบชิ้นส่วนการถูของเครื่องจักรคือ ชิ้นส่วนของคู่การถู (เพลา) ที่มีราคาแพงกว่าและยากต่อการเปลี่ยนนั้นทำจากวัสดุที่แข็งและทนทานต่อการสึกหรอมากกว่า (เหล็กแข็ง) และง่ายกว่า ราคาถูกกว่า และเปลี่ยนได้ง่าย ชิ้นส่วน (เปลือกลูกปืน) ทำจากวัสดุที่ค่อนข้างอ่อนโดยมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ (บรอนซ์, babbitt)

ชิ้นส่วนเครื่องจักรส่วนใหญ่เสียหายอย่างแม่นยำเนื่องจากการสึกหรอ ดังนั้นการลดแรงเสียดทานและการสึกหรอลงแม้แต่ 5-10% จึงช่วยประหยัดได้มาก ซึ่งมีความสำคัญเป็นพิเศษ

รายการลิงค์

1. แรงเสียดทาน // วิกิพีเดีย. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Friction
2. สวมใส่ (เทคนิค) // Wikipedia. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Wear_(อุปกรณ์)
3. แรงเสียดทานในเครื่องจักร แรงเสียดทานและการสึกหรอในวิศวกรรมเครื่องกล // Project-Tekhnar. เทคโนโลยียานยนต์ที่ก้าวหน้า – http://www.studiplom.ru/Technology/Trenie.html

คำถามสำหรับการควบคุม

1. แรงเสียดทานคืออะไร?
2. แรงเสียดทานมีกี่ประเภท?
3. แรงเสียดทานเกิดจากอะไร?
4. แรงเสียดทานจำแนกตามแรงกระทำอย่างไร
5. การสึกหรอคืออะไรและจะจัดการกับมันอย่างไร?

<

เรียกว่า แห้ง- มิฉะนั้นแรงเสียดทานจะเรียกว่า "ของไหล" คุณลักษณะเฉพาะของแรงเสียดทานแบบแห้งคือการมีแรงเสียดทานสถิต

ได้มีการทดลองแล้วว่าแรงเสียดทานขึ้นอยู่กับแรงกดของร่างกายที่มีต่อกัน (แรงปฏิกิริยารองรับ) บนวัสดุของพื้นผิวที่ถู ความเร็วของการเคลื่อนที่สัมพัทธ์และ ไม่ขึ้นอยู่กับพื้นที่ติดต่อ (สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าไม่มีวัตถุใดแบนราบอย่างแน่นอน ดังนั้น พื้นที่สัมผัสที่แท้จริงจึงเล็กกว่าที่สังเกตไว้มาก นอกจากนี้ การเพิ่มพื้นที่ยังช่วยลดแรงกดจำเพาะของวัตถุที่มีต่อกันอีกด้วย) เรียกว่าปริมาณที่มีลักษณะเฉพาะของพื้นผิวที่ถู ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและส่วนใหญ่มักแสดงด้วยอักษรละติน “k” หรืออักษรกรีก “μ” ขึ้นอยู่กับลักษณะและคุณภาพของการประมวลผลของพื้นผิวที่ถู นอกจากนี้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานยังขึ้นอยู่กับความเร็ว อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่แล้วการพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงออกได้ไม่ชัดเจน และหากไม่ต้องการความแม่นยำในการวัดที่มากขึ้น ก็ถือว่า "k" เป็นค่าคงที่ได้

ในการประมาณครั้งแรก ขนาดของแรงเสียดทานแบบเลื่อนสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

ที่ไหน

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน

แรงปฏิกิริยาพื้นดินปกติ

ตามหลักฟิสิกส์ของการโต้ตอบ แรงเสียดทานมักจะแบ่งออกเป็น:

• แห้ง เมื่อทำปฏิกิริยากับของแข็งจะไม่ถูกแยกออกจากกันด้วยชั้น/สารหล่อลื่นเพิ่มเติมใดๆ ซึ่งเป็นกรณีที่หายากมากในทางปฏิบัติ คุณลักษณะเฉพาะของแรงเสียดทานแบบแห้งคือการมีแรงเสียดทานสถิตที่มีนัยสำคัญ
• แห้งด้วยสารหล่อลื่นแห้ง (ผงกราไฟท์)
• ของเหลวในระหว่างปฏิสัมพันธ์ของวัตถุที่แยกจากกันด้วยชั้นของของเหลวหรือก๊าซ (น้ำมันหล่อลื่น) ที่มีความหนาต่างกัน - ตามกฎแล้วจะเกิดขึ้นในระหว่างการเสียดสีแบบกลิ้งเมื่อวัตถุที่เป็นของแข็งถูกแช่อยู่ในของเหลว
• ผสมกันเมื่อพื้นที่สัมผัสประกอบด้วยพื้นที่แรงเสียดทานแบบแห้งและของเหลว
• ขอบเขต เมื่อพื้นที่สัมผัสอาจมีชั้นและพื้นที่ที่มีลักษณะแตกต่างกัน (ฟิล์มออกไซด์ ของเหลว ฯลฯ) ถือเป็นกรณีที่พบบ่อยที่สุดของแรงเสียดทานจากการเลื่อน

เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการเคมีกายภาพที่เกิดขึ้นในเขตปฏิสัมพันธ์แบบเสียดทาน โดยพื้นฐานแล้วกระบวนการเสียดสีจึงไม่สามารถอธิบายได้โดยใช้วิธีการของกลศาสตร์แบบคลาสสิก

ในระหว่างกระบวนการทางกล มีการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนที่ทางกลไปเป็นการเคลื่อนที่รูปแบบอื่นของสสารเสมอ ไม่ว่าในระดับมากหรือน้อยก็ตาม (ส่วนใหญ่มักจะเป็นรูปแบบของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน) ในกรณีหลัง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุเรียกว่าแรงเสียดทาน

การทดลองกับการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ที่สัมผัสกัน (ของแข็งบนของแข็ง ของแข็งในของเหลวหรือก๊าซ ของเหลวในก๊าซ ฯลฯ) ด้วยสถานะพื้นผิวสัมผัสที่แตกต่างกัน แสดงให้เห็นว่าแรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวัตถุที่สัมผัสกันและพุ่งตรงต่อ เวกเตอร์ความเร็วสัมพัทธ์สัมผัสกับพื้นผิวสัมผัส ในกรณีนี้ ความร้อนของวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นเสมอ

แรงเสียดทานคือปฏิสัมพันธ์ในวงสัมผัสระหว่างวัตถุที่สัมผัสกันซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหวที่สัมพันธ์กัน แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวัตถุต่าง ๆ เรียกว่าแรงเสียดทานภายนอก

แรงเสียดทานยังเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่สัมพันธ์ของส่วนต่างๆ ของร่างกายเดียวกัน การเสียดสีระหว่างชั้นต่างๆ ของวัตถุเดียวกันเรียกว่าแรงเสียดทานภายใน

ในการเคลื่อนไหวจริง แรงเสียดทานที่มีขนาดมากกว่าหรือน้อยกว่าจะเกิดขึ้นเสมอ ดังนั้น เมื่อวาดสมการการเคลื่อนที่ พูดอย่างเคร่งครัด เราต้องแนะนำแรงเสียดทาน F tr เข้าไปในจำนวนแรงที่กระทำต่อร่างกายเสมอ

ร่างกายจะเคลื่อนไหวสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงเมื่อแรงภายนอกสร้างสมดุลให้กับแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหว

ในการวัดแรงเสียดทานที่กระทำต่อร่างกาย ก็เพียงพอแล้วที่จะวัดแรงที่ต้องใช้กับร่างกายเพื่อให้เคลื่อนที่โดยไม่เร่งความเร็ว

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "แรงเสียดทานแบบเลื่อน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

แรงเสียดทานสถิต- แรงเสียดทานจำกัด คือ แรงเสียดทานสถิตในขณะที่การเลื่อนเริ่มขึ้น รหัส IFToMM: 3.5.48 ส่วน: ไดนามิกส์ของกลไก... ทฤษฎีกลไกและเครื่องจักร

ปริมาณที่แสดงถึงลักษณะเฉพาะของแรงเสียดทานภายนอก ขึ้นอยู่กับประเภทของการเคลื่อนไหวของร่างกายหนึ่งเหนืออีกร่างกายหนึ่ง T... สารานุกรมทางกายภาพ

อัตราส่วนของแรงเสียดทาน F ต่อปฏิกิริยา T มุ่งสู่พื้นผิวสัมผัสตามปกติ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีภาระกดทับวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง: f = F/T เพราะลักษณะที่ใช้ในการคำนวณทางเทคนิคคือ... ...

แรงเสียดทานแรงเสียดทาน อยากรู้อยากเห็นการรวมกันของความหมายนามสามประเภทในคำว่าแรงเสียดทาน คำว่าแรงเสียดทานทางกลศาสตร์ถูกใช้เพื่ออธิบายลักษณะความสัมพันธ์ทางสังคม เรื่องนี้เกิดขึ้นในภาษาวรรณกรรมในช่วงสามสุดท้ายของศตวรรษที่ 19 ไม่ใช่ก่อนหน้านี้... ... ประวัติความเป็นมาของคำศัพท์

บังคับ- ปริมาณเวกเตอร์เป็นการวัดผลกระทบทางกลต่อร่างกายจากวัตถุอื่น รวมถึงความรุนแรงของแรงทางกายภาพอื่นๆ กระบวนการและสาขา แรงต่างกัน: (1) C. แอมแปร์ ซึ่งเป็นแรงที่ (ดู) กระทำต่อตัวนำที่นำกระแสไฟ; ทิศทางของเวกเตอร์แรง...... สารานุกรมโพลีเทคนิคขนาดใหญ่

แรงเสียดทานเป็นกระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุที่เป็นของแข็งในระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ (การกระจัด) หรือระหว่างการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นของแข็งในตัวกลางที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ หรือเรียกอีกอย่างว่าปฏิสัมพันธ์เสียดทาน ศึกษากระบวนการเสียดทาน... ... วิกิพีเดีย

แรงเสียดทานแบบเลื่อนคือแรงที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่สัมผัสกันระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ หากไม่มีชั้นของเหลวหรือก๊าซ (น้ำมันหล่อลื่น) ระหว่างร่างกาย แรงเสียดทานดังกล่าวจะเรียกว่าแห้ง ไม่เช่นนั้นแรงเสียดทาน... ... Wikipedia

แรงเสียดทานเลื่อนภายนอก- แรงเสียดทานจากการสัมผัสคือความต้านทานทางกลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุหนึ่งบนพื้นผิวของอีกวัตถุหนึ่ง ในเขตการเปลี่ยนรูปเกิดขึ้นระหว่างการทำงานร่วมกันของเครื่องมือกับวัสดุที่กำลังดำเนินการ คุณสมบัติของแรงเสียดทานสัมผัสระหว่างการประมวลผล... ... พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

ตลับลูกปืนกลิ้งที่มีวงแหวนรอบนอกอยู่กับที่ ตลับลูกปืนเป็นอุปกรณ์ทางเทคนิคที่เป็นส่วนหนึ่งของส่วนรองรับที่รองรับเพลา แกน หรือโครงสร้างอื่น ๆ แก้ไขตำแหน่งในอวกาศ ให้การหมุน การแกว่ง หรือเชิงเส้น... ... Wikipedia

ส่วนรองรับหรือไกด์ของกลไกหรือเครื่องจักร (See Machine) ซึ่งแรงเสียดทานเกิดขึ้นเมื่อผสมพันธุ์พื้นผิวสไลด์ ขึ้นอยู่กับทิศทางของการรับรู้โหลด จะทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างตลับลูกปืนรับน้ำหนักแนวรัศมีและแนวแกน (แรงขับ) ขึ้นอยู่กับโหมดการหล่อลื่น... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

« ฟิสิกส์ - ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10"

จำไว้ว่าแรงเสียดทานคืออะไร
เกิดจากปัจจัยอะไร?
เหตุใดความเร็วในการเคลื่อนที่ของบล็อกบนโต๊ะจึงเปลี่ยนไปหลังจากการกด?

แรงอีกประเภทหนึ่งที่เกิดขึ้นในกลศาสตร์คือแรงเสียดทาน แรงเหล่านี้กระทำตามพื้นผิวของร่างกายเมื่อสัมผัสกันโดยตรง

แรงเสียดทานในทุกกรณีจะป้องกันการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของการสัมผัสกับวัตถุ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ แรงเสียดทานจะทำให้การเคลื่อนที่นี้เป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ไม่เพียงแต่ทำให้การเคลื่อนไหวของร่างกายช้าลงเท่านั้น ในหลายกรณีที่สำคัญในทางปฏิบัติ การเคลื่อนไหวของร่างกายไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากปราศจากการกระทำของแรงเสียดทาน

เรียกว่าแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของพื้นผิวสัมผัสของวัตถุที่เป็นของแข็ง แรงเสียดทานแห้ง.

แรงเสียดทานแบบแห้งมีสามประเภท: แรงเสียดทานสถิต แรงเสียดทานแบบเลื่อน และแรงเสียดทานแบบกลิ้ง

พักแรงเสียดทาน

ลองขยับหนังสือหนาๆ ที่วางอยู่บนโต๊ะด้วยนิ้วของคุณ คุณใช้แรงบางอย่างกับมัน ลากไปตามพื้นผิวโต๊ะ และหนังสือก็ยังคงอยู่นิ่ง ด้วยเหตุนี้ แรงจึงเกิดขึ้นระหว่างหนังสือกับพื้นผิวโต๊ะ ซึ่งตรงข้ามกับแรงที่คุณกระทำต่อหนังสือ และมีขนาดเท่ากับแรงนั้นทุกประการ นี่คือแรงเสียดทาน tr คุณดันหนังสือแรงขึ้น แต่หนังสือก็ยังคงอยู่กับที่ ซึ่งหมายความว่าแรงเสียดทาน tr ​​เพิ่มขึ้นด้วยจำนวนที่เท่ากัน

แรงเสียดทานที่กระทำระหว่างวัตถุทั้งสองที่อยู่นิ่งซึ่งสัมพันธ์กันเรียกว่าแรง แรงเสียดทานสถิต.

ถ้าวัตถุถูกกระทำโดยแรงขนานกับพื้นผิวที่วัตถุนั้นตั้งอยู่ และวัตถุยังคงนิ่งอยู่ นั่นหมายความว่าวัตถุถูกกระทำโดยแรงเสียดทานสถิต tr ซึ่งมีขนาดเท่ากันและพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับ แรง (รูปที่ 3.22) ดังนั้น แรงเสียดทานสถิตจึงถูกกำหนดโดยแรงที่กระทำต่อแรงเสียดทานสถิต:

หากแรงที่กระทำต่อวัตถุที่อยู่นิ่งนั้นเกินแรงเสียดทานสถิตสูงสุดเล็กน้อย ร่างกายก็จะเริ่มเลื่อน

เรียกว่าค่าแรงเสียดทานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดซึ่งยังไม่เกิดการเลื่อน แรงเสียดทานสถิตสูงสุด.

ในการหาแรงเสียดทานสถิตสูงสุด มีกฎเชิงปริมาณที่เรียบง่ายแต่ไม่แม่นยำมากนัก ให้มีบล็อกอยู่บนโต๊ะโดยมีไดนาโมมิเตอร์ติดอยู่ เรามาทำการทดลองครั้งแรกกัน ลองดึงวงแหวนไดนาโมมิเตอร์และหาแรงเสียดทานสถิตสูงสุด บล็อกถูกกระทำโดยแรงโน้มถ่วง m แรงปฏิกิริยาปกติของส่วนรองรับ 1 แรงดึง 1 สปริงไดนาโมมิเตอร์และแรงเสียดทานสถิตสูงสุด tr1 (รูปที่ 3.23)

ลองวางอีกบล็อกที่คล้ายกันบนบล็อก แรงกดของแท่งบนโต๊ะจะเพิ่มขึ้น 2 เท่า ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน แรงปฏิกิริยาปกติของแนวรับ 2 จะเพิ่มขึ้น 2 เท่าเช่นกัน หากเราวัดแรงเสียดทานสถิตสูงสุดอีกครั้งเราจะเห็นว่ามันเพิ่มขึ้นหลายเท่าเมื่อแรง 2 เพิ่มขึ้นนั่นคือ 2 เท่า

การเพิ่มจำนวนแท่งอย่างต่อเนื่องและการวัดแรงดึงสูงสุดของแรงเสียดทานสถิตแต่ละครั้งเราจะมั่นใจได้ว่า

>ค่าสูงสุดของโมดูลัสของแรงเสียดทานสถิตเป็นสัดส่วนกับโมดูลัสของแรงปฏิกิริยาปกติของส่วนรองรับ

หากเราแสดงโมดูลของแรงเสียดทานสถิตสูงสุดด้วย F tr max จากนั้นเราสามารถเขียน:

เอฟ ตร. สูงสุด = μN (3.11)

โดยที่μคือสัมประสิทธิ์สัดส่วนที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีเป็นลักษณะของพื้นผิวที่ถูทั้งสองและไม่เพียงขึ้นอยู่กับวัสดุของพื้นผิวเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับคุณภาพของการประมวลผลด้วย ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานถูกกำหนดโดยการทดลอง

การพึ่งพาอาศัยกันนี้ก่อตั้งขึ้นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส C. Coulomb

หากคุณวางบล็อกบนใบหน้าที่เล็กกว่า ให้ F tr แม็กซ์จะไม่เปลี่ยนแปลง

แรงเสียดทานสถิตสูงสุดไม่ได้ขึ้นอยู่กับพื้นที่สัมผัสระหว่างวัตถุ

แรงเสียดทานสถิตแปรผันจากศูนย์ถึงค่าสูงสุดเท่ากับ μN อะไรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงเสียดทาน?

ประเด็นก็คือสิ่งนี้ เมื่อออกแรงบางอย่างกับร่างกาย มันจะขยับเล็กน้อย (มองตาไม่เห็น) และการเคลื่อนตัวนี้จะดำเนินต่อไปจนกระทั่งความหยาบระดับจุลภาคของพื้นผิวอยู่ในตำแหน่งที่สัมพันธ์กันในลักษณะที่เมื่อพวกมันเกี่ยวกัน นำไปสู่รูปลักษณ์ของพลังที่สมดุลของพลัง เมื่อแรงเพิ่มขึ้น ร่างกายจะขยับเล็กน้อยอีกครั้งเพื่อให้พื้นผิวที่ผิดปกติน้อยที่สุดเกาะติดกันแตกต่างกัน และแรงเสียดทานก็จะเพิ่มขึ้น

และเฉพาะที่ > F tr สูงสุดไม่ว่าตำแหน่งสัมพัทธ์ของความขรุขระของพื้นผิวจะเป็นอย่างไร แรงเสียดทานไม่สามารถรักษาสมดุลของแรงได้ และการเลื่อนจะเริ่มขึ้น

การพึ่งพาโมดูลัสแรงเสียดทานแบบเลื่อนกับโมดูลัสแรงกระทำแสดงในรูปที่ 3.24

เมื่อเดินและวิ่ง ฝ่าเท้าจะมีแรงเสียดทานสถิต เว้นแต่เท้าจะลื่น แรงแบบเดียวกันนี้กระทำกับล้อขับเคลื่อนของรถ ล้อที่ขับเคลื่อนยังถูกกระทำโดยแรงเสียดทานสถิต แต่คราวนี้เป็นการเบรกการเคลื่อนที่ และแรงนี้น้อยกว่าแรงที่กระทำต่อล้อขับเคลื่อนอย่างมีนัยสำคัญ (ไม่เช่นนั้นรถจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้)

เป็นเวลานานที่สงสัยว่ารถจักรไอน้ำสามารถวิ่งบนรางเรียบได้ พวกเขาคิดว่าแรงเสียดทานที่เบรกล้อขับเคลื่อนจะเท่ากับแรงเสียดทานที่กระทำต่อล้อขับเคลื่อน มีการเสนอให้ทำล้อขับเคลื่อนด้วยเกียร์และวางรางเกียร์พิเศษสำหรับพวกเขา

แรงเสียดทานแบบเลื่อน

เมื่อเลื่อนแรงเสียดทานไม่เพียงขึ้นอยู่กับสถานะของพื้นผิวที่ถูเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์ของร่างกายด้วยและการพึ่งพาความเร็วนี้ค่อนข้างซับซ้อน ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าบ่อยครั้ง (แต่ไม่เสมอไป) ที่จุดเริ่มต้นของการเลื่อน เมื่อความเร็วสัมพัทธ์ยังต่ำ แรงเสียดทานจะน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุดเล็กน้อย เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น มันจะเติบโตและเริ่มเกิน F tr สูงสุด

คุณอาจสังเกตเห็นว่าของหนัก เช่น กล่อง นั้นเคลื่อนย้ายได้ยาก แต่การเคลื่อนย้ายก็จะง่ายขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้อย่างแม่นยำโดยแรงเสียดทานที่ลดลงเมื่อเลื่อนเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำ (ดูรูปที่ 3.24)

ที่ความเร็วสัมพัทธ์ไม่สูงเกินไป แรงเสียดทานแบบเลื่อนจะแตกต่างเพียงเล็กน้อยจากแรงเสียดทานสถิตสูงสุด ดังนั้นจึงถือว่าคงที่โดยประมาณและเท่ากับแรงเสียดทานสถิตสูงสุด:

ฉ tr µ ฉ tr สูงสุด = μN

แรงเสียดทานจากการเลื่อนสามารถลดลงได้หลายครั้งโดยใช้สารหล่อลื่น ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นชั้นของเหลวบางๆ (โดยปกติจะเป็นน้ำมันแร่บางชนิด) ระหว่างพื้นผิวที่ถู

ไม่มีเครื่องจักรสมัยใหม่สักเครื่องเดียว เช่น รถยนต์หรือเครื่องยนต์รถแทรกเตอร์ ที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องหล่อลื่น มีระบบหล่อลื่นพิเศษในระหว่างการออกแบบเครื่องจักรทั้งหมด

แรงเสียดทานระหว่างชั้นของของเหลวที่อยู่ติดกับพื้นผิวแข็งจะน้อยกว่าระหว่างพื้นผิวแห้งมาก

แรงเสียดทานแบบกลิ้ง

แรงเสียดทานจากการหมุนมีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานจากการเลื่อนอย่างมาก ดังนั้นจึงง่ายต่อการหมุนวัตถุที่มีน้ำหนักมากมากกว่าการเคลื่อนย้าย

แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุ นี่คือความแตกต่างที่สำคัญจากแรงโน้มถ่วงและความยืดหยุ่นซึ่งขึ้นอยู่กับระยะทางเท่านั้น

แรงต้านทานระหว่างการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นของแข็งในของเหลวและก๊าซ

เมื่อวัตถุแข็งเคลื่อนที่ในของเหลวหรือก๊าซ มันจะกระทำโดยแรงลากของตัวกลาง แรงนี้มุ่งตรงต่อความเร็วของร่างกายสัมพันธ์กับตัวกลางและทำให้การเคลื่อนไหวช้าลง

คุณสมบัติหลักของแรงลากคือปรากฏเฉพาะเมื่อมีการเคลื่อนไหวสัมพันธ์กันของร่างกายและสิ่งแวดล้อมเท่านั้น
แรงเสียดทานสถิตในของเหลวและก๊าซหายไปโดยสิ้นเชิง

สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าด้วยความพยายามของมือของคุณคุณสามารถเคลื่อนย้ายร่างที่หนักหน่วงเช่นเรือลอยน้ำในขณะที่เคลื่อนที่พูดว่ารถไฟด้วยมือของคุณเป็นไปไม่ได้เลย

โมดูลัสของแรงต้านทาน F c ขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่าง และสถานะของพื้นผิวของร่างกาย คุณสมบัติของตัวกลาง (ของเหลวหรือก๊าซ) ที่ร่างกายเคลื่อนที่ และสุดท้ายคือความเร็วสัมพัทธ์ของการเคลื่อนที่ของ ร่างกายและสื่อ

ลักษณะโดยประมาณของการพึ่งพาโมดูลัสของแรงต้านทานต่อโมดูลัสของความเร็วสัมพัทธ์ของร่างกายแสดงในรูปที่ 3.25 ที่ความเร็วสัมพัทธ์เท่ากับศูนย์ แรงลากจะไม่กระทำต่อร่างกาย (F c = 0) เมื่อความเร็วสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น แรงลากจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นในช่วงแรก จากนั้นจึงเร็วขึ้นเรื่อยๆ ที่ความเร็วต่ำของการเคลื่อนไหว แรงต้านทานสามารถพิจารณาเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของการเคลื่อนที่ของร่างกายที่สัมพันธ์กับตัวกลาง:

F ค = k 1 υ, (3.12)

โดยที่ k 1 คือค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานขึ้นอยู่กับรูปร่างขนาดสถานะของพื้นผิวของร่างกายและคุณสมบัติของตัวกลาง - ความหนืดของมัน ไม่สามารถคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ k 1 ตามทฤษฎีสำหรับวัตถุที่มีรูปร่างซับซ้อนใด ๆ ได้ โดยพิจารณาจากการทดลอง

ที่การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ด้วยความเร็วสูง แรงลากจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความเร็ว:

F ค = k 2 υ 2 , υ, (3.13)

โดยที่ k 2 คือค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานแตกต่างจาก k 1

สูตรใด - (3 12) หรือ (3.13) - ที่สามารถใช้ได้ในบางกรณีถูกกำหนดโดยการทดลอง ตัวอย่างเช่น สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล แนะนำให้ใช้สูตรแรกที่ความเร็วประมาณ 60-80 กม./ชม. ที่ความเร็วสูงกว่า ควรใช้สูตรที่ 2

คำนิยาม

จากสมการที่สอง:

แรงเสียดทาน:

เมื่อแทนนิพจน์ของแรงเสียดทานลงในสมการแรก เราจะได้:

เมื่อเบรกจนหยุดสนิท ความเร็วของบัสจะลดลงจากค่าเป็นศูนย์ ดังนั้นบัสจึง:

เราได้รับความสัมพันธ์ทางด้านขวามือในการเร่งความเร็วรถบัสระหว่างการเบรกฉุกเฉิน:

เวลาที่รถบัสจอดสนิทคือที่ไหน:

ความเร่งด้วยแรงโน้มถ่วง m/s

เราคำนวณค่าตัวเลขของปริมาณทางกายภาพแทนค่าตัวเลข:

คำตอบ รถบัสจะจอดที่ประมาณค.

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย	ร่างเล็กๆ ถูกวางบนระนาบเอียงที่ทำมุมกับขอบฟ้าแล้วปล่อยออกมา วัตถุจะเดินทางในระยะทางเท่าใดใน 3 วินาที ถ้าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างวัตถุกับพื้นผิวเท่ากับ 0.2
สารละลาย	ลองวาดภาพและระบุแรงทั้งหมดที่กระทำต่อร่างกาย ร่างกายถูกกระทำโดยแรงโน้มถ่วง แรงปฏิกิริยาของพื้นดิน และแรงเสียดทาน ลองเลือกระบบพิกัดดังแสดงในรูป และฉายภาพความเท่าเทียมกันของเวกเตอร์นี้บนแกนพิกัด: จากสมการที่สอง:

กลับ