19 Трение

19.1Сила трения скольжения

Рис. 37

Ее составляющая, перпендикулярная касательной плоскости, называется силой нормального давления.

Сила трения Fc = 0, если соприкасающиеся поверхности идеально гладкие.

Сила трения всегда лежит на общей касательной плоскости к поверхностям соприкосновения. Величину силы трения, как и всякой другой реакции опоры, можно найти из условия равновесия покоящегося тела. Предельное же значение силы трения определяется из закона экспериментально установленного Ш.Кулоном в 1781 г.

Ftr = f N.

Величина предельной силы трения зависит от материала соприкасающихся тел и нормальной реакции. При трении дерева о дерево 0.4 < f < 0.7, металл о металл 0.15 < f < 0.25. Все сказанное относится к так называемому "сухому трению", т.е. трению, не зависящему от скорости движения. Для сил трения в самом общем случае существует большое число экспериментальных и теоретических зависимостей.

19.2Сила трения качения

Рассмотрим цилиндр, покоящийся на горизонтальной плоскости, когда на него действует горизонтальная сила Q; кроме неё действуют сила тяжести P , а также нормальная реакция N и горизонтальная реакция плоскости (сила сцепления с плоскостью) Fc. Заметим, гладкая плоскость не имеет силы Fc, а N имеется всегда при наличии контакта.

Рис. 38 Рис. 39 Рис. 40

Как показывает опыт, при достаточно малом модуле силы Q цилиндр остаётся в покое. Но этот факт нельзя объяснить, если удовлетвориться введением сил, изображенных на рис. 38. Согласно этой схеме равновесие невозможно, так как главный момент всех сил, действующих на цилиндр −Qr, отличен от нуля. Для устранения отмеченного несоответствия с опытом необходимо отказаться от гипотезы абсолютно твердого тела и учесть, что в действительности цилиндр и плоскость вблизи точки контакта деформируется и существует некоторая площадка контакта конечной ширины 2δ. Если под действием внешних сил цилиндр будет катится направо, то реакция опоры будет также смещена направо. Цилиндр будет катиться направо, поворачиваясь в каждый момент вокруг