Коэффициент трения скольжения

Физическая величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения скольжения. Величина обозначается буквой μ. Коэффициент трения определяют опытным путём.

Сила трения скольжения

На покоящиеся и движущиеся тела всегда действуют силы трения. Они возникают при соприкосновении твердых тел, твердых тел и жидкостей или газов и подчиняются законам Ньютона. Направление сил трения противоположно движению тела и силам, стремящимся изменить его положение.

В случае, когда тело движется относительно другого, говоря о трении скольжения. Она зависит от:

  • Силы нормальной реакции опоры $\vec N$,
  • От скорости движения (но в вычислениях этой зависимостью пренебрегают),
  • От безразмерного коэффициента трения скольжения $\mu$, который характеризует свойства и состояние поверхностей соприкосновения.

Сила трения скольжения

Рис. 1. Сила трения скольжения.

Коэффициент зависит от свойств материала. Чем больше шероховатость поверхности, тем больше значение коэффициента и, соответственно, больше сила трения. Коэффициент трения смазанных поверхностей будет меньше, чем у несмазанных для одной и той же пары материалов. Также коэффициент трения зависит от скорости. Однако эта зависимость минимальна и ей пренебрегают, если не требуется точность измерения. Поэтому коэффициент трения считается постоянным.

Поверхность трения

Рис. 2. Поверхность трения.

Расчет коэффициента трения скольжения

С достаточно большой точностью силу трения скольжения рассчитывают как предельную силу трения покоя по формуле:

$F_{тр} = \mu \cdot N$.

Тогда формула коэффициента трения скольжения:

$\mu ={{F_{тр}} \over {N}}$

Значение N рассчитывается как произведение массы тела на ускорение свободного падения и на косинус угла к поверхности приложения:

$N = m \cdot g \cdot cos \alpha$

Сила нормальной реакции опоры для тел, скатывающихся по наклонной поверхности

Рис. 3. Сила нормальной реакции опоры для тел, скатывающихся по наклонной поверхности.

Для большинства пар материалов коэффициент рассчитан опытным путём. Значения находятся в пределах 0,1…0,5. Некоторые значения представлены в таблице.

Трущиеся материалы

Коэффициенты трения

Покоя

При движении

Алюминий по алюминию

0,94

Бронза по бронзе

0,20

Бронза по чугуну

0,21

Дерево по дереву

0,65

0,33

Дерево по камню

0,46-0,60

Дуб по дубу (вдоль волокон)

0,62

0,48

Дуб по дубу (перпендикулярно волокнам)

0,54

0,34

Железо по бронзе

0,19

0,18

Железо по железу

0,15

0,14

Железо по чугуну

0,19

0,18

Каучук по дереву

0,80

0,55

Каучук по металлу

0,80

0,55

Кирпич по кирпичу (гладко отшлифованные)

0,5-0,7

Лёд по льду

0,028

Медь по чугуну

0,27

Металл по дереву

0,60

0,40

Металл по камню

0,42-0,50

Металл по металлу

0,18-0,20

Олово по свинцу

2,25

Полозья деревянные по льду

0,035

Обитые железом полозья по льду

0,02

Резина (шина) по твёрдому грунту

0,40-0,60

Резина (шина) по чугуну

0,83

0,8

Сталь (коньки) по льду

0,02-0,03

0,015

Сталь по железу

0,19

Сталь по стали

0,15-0,25

0,09 при 3 м/с, 0,03 при 27 м/с

Чугун по дубу

0,65

0,30-0,50

Чугун по стали

0,33

0,13

Чугун по чугуну

0,15

Коэффициент трения – переменная величина. Поэтому значение коэффициента трения скольжения, приведённые в таблице, являются истинными только при соблюдении определённых условий, в которых были получены.

Что мы узнали?

Коэффициент трения скольжения – физическая величина, характеризующая трущиеся поверхности. Как найти: $\mu = {{F_{тр}} \over {N}}$. На практике коэффициент рассчитывается исходя из свойств материала эмпирическим путём.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 5

    В расчетах принимают, что сила трения скольжения не зависит от:

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

Средняя оценка: 4. Всего получено оценок: 65.

Предметы