Основные операции над векторами Кинематика твердого тела Силы Виды взаимодействий Электродинамика Электростатика

Курс лекций по физике Примеры решения типовых задач

Силы трения качения

 Рассмотрим трение качения. Трение качения возникает при перекатывании цилиндра или шара по поверхности твердого тела. Возникновение трения качения можно объяснить деформациями шара (цилиндра) и плоскости. При абсолютно упругой деформации (и для абсолютно твердых тел) равнодействующая всех сил, действующих со стороны деформированной поверхности на шар, симметрична относительно вертикальной оси, проходящей через центр шара, т.е. уравновешивает силу тяжести и силы трения качения не возникает. Иначе обстоит дело, если деформации не являются абсолютно упругими. В этом случае силы, действующие со стороны разных участков поверхности, различны. Результирующая этих сил имеет вертикальную составляющую , линия действия которой не совпадает с линией действия силы нормального давления, и горизонтальную составляющую, направленную против скорости, и являющуюся силой трения качения . Нормальная составляющая  по модулю практически равна   - приложенной нормальной нагрузке. Если шар движется по плоскости без ускорения, то должно выполняться равенство моментов сил, а именно: момент силы трения качения относительно очки   (см. Рис. 3.5)

 (3.25)

равен моменту силы реакции опоры

. (3.26)

Здесь:  - радиус шара; - смещение точки приложения силы трения качения, возникающее вследствие контактных деформаций (на Рис. 2.5 для наглядности приведены заведомо большие значения  и , на самом деле ). Следовательно, указанное равенство моментов сил имеет вид:

. (3.27)

Здесь  можно рассматривать как плечо силы . Получаем выражение для силы трения качения:

. (3.28)

В последней формуле величина  называется коэффициентом трения качения и имеет размерность длины.

Приведем характерные величины для коэффициентов трения. Трение скольжения: фрикционные материалы: , редко ; антифрикционные материалы: , при граничной смазке . Трение качения: для металлов (сталь по стали) . Для автомобиля, который движется по асфальту со скоростью  коэффициент трения качения равен:  и резко возрастает с увеличением скорости.


Лабораторные работы по электротехнике