Трение

1.

Комплект слайд-лекций для технических
специальностей университета

2.

доктор физико-математических наук,
профессор Отделения машиностроения
Инженерной школы новых производственных технологий
Томского политехнического университета

3.

Трение скольжения
Трение качения

4.

1. ТРЕНИЕ
Различают два вида трения:
- скольжения
- качения

5. 1.1 ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ

При движении одного тела по
поверхности другого возникает сила
трения (сцепления).
Fтр
N
mg
F
V

6. Причины трения скольжения: - структура материалов - обработка поверхностей - отсутствие смазки

7.

Различают трение покоя
(закон Амонтона-Кулона)
0
Fтр f 0 N
(1)

8.

Различают трение покоя
(закон Амонтона-Кулона)
0
Fтр f 0 N
(1)
f 0 - коэффициент трения покоя
N – модуль силы нормального давления

9.

и динамическое трение, возникающее
при относительном движении тел
Fтр fN
(2)
f - динамический коэффициент трения

10.

Измерение силы трения

11.

Трение покоя больше динамического трения
f0 f
(3)

12.

Коэффициент трения зависит от материала
соприкасающихся поверхностей, от их
обработки и наличия смазки.
Динамический коэффициент трения
в некоторой степени зависит от скорости
относительного движения соприкасающихся
поверхностей.
f
f0
0
V

13.

При движении тела по шероховатой поверхности
возникает две реакции:
N - нормальная и Fтр- продольная
R
Fтр
mg
N
F

14.

Полная сила реакции:
R N Fтр
при этом
tg
R
Fтр
mg
Fтр
(4)
N
N
F

15. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ ПРИ НАЛИЧИИ ТРЕНИЯ (пример)

Определить, при каких значениях угла
наклона груз, лежащий на наклонной
плоскости, остается в равновесии, если
коэффициент трения покоя f 0 задан.

16.

N
0
Fтр
P

17.

R
0
Fтр
P
R P
N

18.

R
0
Fтр
P
R P
N
0
tgα
Fтр
N
f0

19. 1.2 ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯ

Трение качения возникает за счет деформации катящегося тела
или поверхности, по которой оно катится. Рассмотрим случай
деформации «дороги».

20. 1.2 ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯ

О
mg
F
Трение качения возникает за счет деформации катящегося тела
или поверхности, по которой оно катится. Рассмотрим случай
деформации «дороги».

21.

1.2 ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯ
О
mg
F
Nв
Nг
Можно выделить
две составляющих реакции:
Nв - вертикальную
N г- горизонтальную

22.

1.2 ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯ
О
F
mg N
Nв
Nг
Линия действия результирующей реакции N
проходит через центр колеса О

23.

1.2 ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯ
О
mg
F
Nв
Nг
fк

24.

Образуются две пары сил:
mg,Nв
F , Nг
Момент пары mg,N в создает сопротивление
при качении:
M к fк Nв
(5)
f к - коэффициент трения качения (м)

25.

Качение не происходит при условии, когда
момент пары mg, Nв
больше момента пары F , N г
то есть
Fr f к N в
где r – радиус катка
(6)

26.

Ориентировочные значения коэффициента
трения для различных пар качения
Катящееся тело
Подстилающая
поверхность
Коэффициент трения
в мм
мягкое дерево
мягкое дерево
1,5
мягкое дерево
сталь
0,8
твердое дерево
твердое дерево
0,8
эбонит
бетон
10—20
эбонит
сталь
7,7
резина
бетон
15—35
закалённая сталь
закалённая сталь
0,01
полимер
сталь
2
сталь
асфальт
6
сталь
тротуарная плитка
1,5
сталь
сталь
0,5
железо
мягкое дерево
5,6
железо
гранит
2,1
железо
железо
0,51
чугунное литьё
чугунное литьё
0,8

27.

28.

29.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Объясните роль сил трения при ходьбе.
2. Почему на «спущенных» колесах на велосипеде
труднее ехать?
3. Сравните роль смазки при скольжении и при качении.
4. Зачем при гололеде дорогу посыпают песком?
5. Каким способом можно экспериментально
определить коэффициент трения качения?

30.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
Для самоконтроля знаний рекомендуется
выполнить тестовые задания из учебного
пособия:
Дробчик В.В., Шумский М.П., Дубовик В.А.,
Симанкин Ф.А. Теоретическая механика.
(Статика). Таблица 13.
Рекомендованные учебники и учебные пособия выложены в информационном модуле

31.

После просмотра и конспектирования слайд-лекции
необходимо прочитать указанные страницы
учебников и дополнить конспект наиболее важными
сведениями
1. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики:
Учеб. для втузов.- 10-е изд. – М: ВШ, 1986.
С. 64-69, 71-72.
Рекомендованные учебники и учебные пособия выложены в информационном модуле