8. Трение скольжения. Законы трения. Коэффициент, угол, конус трения. Область равновесия.

При стремлении двигать одно тело по поверхности другого в плоскости соприкосновения тел возникает сила сопротивления их относительному скольжению, называемая силой трения скольжения.

Законы трения:

1. При стремлении сдвинуть одно тело по поверхности другого в плоскости соприкосновения тел возникает сила трения (или сила сцепления), которая может принимать любые значения от нуля до Значения Fпр, называемого предельной силой трения. Приложенная к телу сила трения направлена в сторону, противоположную той, куда действующие на тело силы стремятся его сдвинуть.

2. Предельная сила трения численно равна произведению статического коэффициента трения на нормальное давление или нормальную реакцию:

F_пр =f₀N закона Амонтона — Кулона.

Статический коэффициент трения f0 — величина безразмерная; он определяется опытным путем и зависит от материала соприкасающихся тел и состояния поверхностей (характер обработки, температура, влажность и т. п.).

3. Значение предельной силы трения в довольно широких пределах не зависит от размеров соприкасающихся при трении поверхностей.

Из первых двух законов следует, что при равновесии F<Fпр или F<=f0N.

Равновесие, имеющее место, когда сила трения равна Fnp, будем называть предельным равновесием.

У глом трения называется наибольший угол между предельной силой реакции шероховатой связи и нормальной реакцией .

; ;.

Угол трения зависит от коэффициента трения.

Конусом трения называют конус, описанный предельной силой реакции шероховатой связи вокруг направления нормальной реакции.

Если коэффициент трения f во всех направлениях одинаков, то конус трения будет круговым. В тех случаях, когда коэффициент трения f зависит от направления возможного движения тела, конус трения не будет круговым.

Для того, чтобы тело начало движение необходимо (и достаточно), чтобы равнодействующая активных сил F находилась вне конуса трения.

8. Трение качения, коэффициент трения качения.

Трением качения называется сопротивление, возникающее при качении одного тела по поверхности другого.

фактически вследствие деформаций тел касание их происходит вдоль некоторой площадки АВ.

При действии силы Q интенсивность давления у края А убывает, а у края В возрастает. В результате реакция N оказывается смещенной в сторону действия силы Q. С увеличением Q это смещение растет до некоторой предельной величины к. Таким образом, в предельном положении на каток будут действовать пара Qnp, F с моментом QпрR и уравновешивающая ее пара N, Р с моментом Nk.

Из равенства моментов находим QnpR=Nk или Qпр=(k/R)N.

Пока Q<Qnp, каток находится в покое; при Q>Qпр начинается качение.

Входящая в формулу линейная величина k называется коэффициентом трения качения. Измеряют величину k обычно в сантиметрах. Значение коэффициента k зависит от материала тел и определяется опытным путем.

Отношение k/R для большинства материалов значительно меньше статического коэффициента трения /0. Этим объясняется то, что в технике, когда это возможно, стремятся заменить скольжение качением (колеса, катки, шариковые подшипники и т. п.).