2. Силытрения

Сила трения — результат взаимодействия поверхностей соприка- сающихся тел.

Сила трения направлена по касательной к трущимся поверхностямв сторону, противоположную направлению относительного движения взаимодействующих тел.

Различают внешнее (сухое) и внутреннее (вязкое)трение.

Внешнеесухоетрениевозникаетприотносительномперемещении двух соприкасающихся тел и делится на:

• трениепокоя;

• трениескольжения;

• трение качения. Перечисленным видамвнеш-

него трения соответствуют силы:покоя, скольжения, качения.

Сила трения покоя действу-ет междусоприкасающимисяпо-верхностямивзаимодействующих

а

mg

_N υ _б

F>F

тел, когда величина внешних сил недостаточна, чтобы вызвать их относительное перемещение.

Есликтелу,находящемусявсоприкосновениисдругим телом,

^Fтр

m

g

Рис. 2.6

тр. max

приложить возрастающую внешнюю силуF, параллельную плоско- сти соприкосновения (рис. 2.6а), то при измененииFот нуля до не- которого значенияF_{тр. max}движения тела не возникает, что свидетель- ствует о неоднозначности силы трения покоя.

Максимальная сила трения покоя

^Fтр. max^=0^N,

где_0–коэффициенттренияпокоя,N—модульсилынормальной реакцииопоры.

Коэффициент трения покоя₀можно определить эксперимен-тально.Например,₀₌tg,где–уголнаклонакгоризонтупо-верхностиопоры,скоторойначинаетскатыватьсятелоподдейст- виемегосилытяжести.

ПриF>F_{тр. max}происходит скольжение тел относительно друг дру-

га с некоторой скоростью(рис.2.6б). _�

Сила трения скольжения направлена против скорости. Модуль силы трения скольжения при малых скоростях движения вычисляет- ся в соответствии с законом Амонтона по формуле

F_тр=N, (2.21)

где— безразмерный коэффициент трения движения, зависящий от материала и состояния поверхности соприкасающихся тел, и все- гда меньше₀.

Сила трения качения возникает тогда, когда тело, имеющее фор- му цилиндра или шара, катится по поверхности опоры. Численное значение силы трения качения определяется в соответствии с зако- ном Кулона по формуле

F_тр.к=k ,

гдеk—коэффициенттрениякаченияимеетразмерностьдлиныиза- висит от материала соприкасающихся тел и состояния их поверхно- стей,R— радиус катящегосятела.

Рис. 2.7

Сила внутреннего трениявоз-никает между слоями одного итогожесплошного тела(жид-костиилигаза). Силывнут-реннего (вязкого) трения зави- сят от относительной скорости смещения отдельных слоев газа или жидкости друг относитель- но друга. Например, вязкоетре-

ние возникает при течении жидкости или газа по трубам со скоро- стью(рис. 2.7).

Скорость слоев жидкости уменьшается при приближении их к стенкам трубы. Отношение разности скоростейΔв двухблизкихслоях, расположенных на расстоянииΔx, называется среднимгра-диентом скорости.

В одномерной задаче, когда=(х), средняя сила внутренне- готрения

F_вн.трs^Δ, (2.22)

Δx

где— коэффициент внутреннего трения,s— площадь взаимодей- ствующих слоев жидкости,Δ/Δх — средний градиент скорости.

Коэффициент внутреннего трения зависит от агрегатного состоя- ния и температуры вещества.

Коэффициент внутреннего трения

Вещество	Вода	Водяной пар	Машинное масло	Воздух
t°C	20	100	30	20
· 10–3Па · с	1,0	0,013	200	0,018