Википедия

Коэффициент трения

Тре́ние — процесс механического взаимодействия соприкасающихся тел при их относительном смещении в плоскости касания (внешнее трение) либо при относительном смещении параллельных слоёв жидкости, газа или деформируемого твёрдого тела (внутреннее трение, или вязкость). Далее в этой статье под трением понимается лишь внешнее трение. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией.

Пример скольжения объектов с малым (синий кубик) и большим (красный кубик) трением

Трение главным образом имеет электронную природу при условии, что вещество находится в нормальном состоянии. В сверхпроводящем состоянии вдалеке от критической температуры основным «источником» трения являются фононы, а коэффициент трения может уменьшиться в несколько раз.

Сила трения

Сила трения — это сила, возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному движению. Причиной возникновения трения является шероховатость трущихся поверхностей и взаимодействие молекул этих поверхностей. Сила трения зависит от материала трущихся поверхностей и от того, насколько сильно эти поверхности прижаты друг к другу. В простейших моделях трения (закон Кулона для трения) считается, что сила трения прямо пропорциональна силе нормальной реакции между трущимися поверхностями. В целом же, в связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне взаимодействия трущихся тел, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью простых моделей классической механики.

Разновидности силы трения

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

  • Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.
  • Трение качения — момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.
  • Трение покоя — сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.
  • Трение кручения — момент силы, возникающий между двумя контактирующими телами при вращении одного из них относительно другого и направленный против вращения. Определяется формулой: image, где image — нормальное давление, image — коэффициент трения кручения, имеющий размерность длины.

Характер фрикционного взаимодействия

В физике взаимодействие трения принято разделять на:

  • сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками (в том числе и твёрдыми смазочными материалами) — очень редко встречающийся на практике случай, характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя;
  • граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (оксидные плёнки, жидкость и так далее) — наиболее распространённый случай при трении скольжения;
  • смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
  • жидкостное (вязкое), при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела (порошком графита), жидкости или газа (смазки) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды;
  • эластогидродинамическое (вязкоупругое), когда решающее значение имеет внутреннее трение в смазывающем материале, возникает при увеличении относительных скоростей перемещения.

Сила реакции опоры

image
Схема свободного тела для блока на пандусе. Стрелки — это векторы, указывающие направления и величины сил. N — сила реакции опоры, mg — сила тяжести, а Ff — сила трения.

Сила нормальной реакции определяется как результирующая сила, сжимающая две параллельные поверхности вместе, а её направление перпендикулярно этим поверхностям. В простом случае, когда масса лежит на горизонтальной поверхности, единственной составляющей нормальной силы является сила тяжести, где image. В этом случае условия равновесия говорят нам, что величина силы трения равна нулю, image. Фактически сила трения всегда удовлетворяет условию image, причём равенство достигается только при критическом достаточно крутом угле рампы (определяемом формулой image) для начала скольжения.

Коэффициент трения — это эмпирическое (экспериментально измеренное) структурное свойство, которое зависит только от различных аспектов контактирующих материалов, таких как шероховатость поверхности. Коэффициент трения не зависит от массы или объёма. Например, большой алюминиевый блок имеет тот же коэффициент трения, что и маленький алюминиевый блок. Однако величина самой силы трения зависит от силы реакции опоры и, следовательно, от массы блока.

В зависимости от ситуации расчёт нормальной силы image включает в себя силы, отличные от силы тяжести. Если объект находится на ровной горизонтальной поверхности и подвергается воздействию внешней силы image, тогда она заставляет его скользить, когда сила нормальной реакции между объектом и поверхностью выражается равенством image, где image — вес блока и image — составляющая внешней силы, направленной вниз. Перед скольжением эта сила трения равна image, где image — горизонтальная составляющая внешней силы. Таким образом, image. Скольжение начинается только после того, как сила трения достигает значения image. А до тех пор трение обеспечивает равновесие, поэтому его можно рассматривать просто как реакцию.

Если объект находится на наклонной поверхности, например на наклонной плоскости, нормальная (к поверхности) сила тяжести меньше, чем image, потому что меньшая сила тяжести перпендикулярна грани плоскости. Нормальная сила и сила трения в конечном итоге определяются с помощью векторного анализа, обычно с помощью диаграммы Максвелла — Креионы.

В общем, процесс решения любой статической задачи с трением состоит в том, чтобы рассматривать соприкасающиеся поверхности предварительно как неподвижные, чтобы можно было рассчитать соответствующую тангенциальную силу реакции между ними. Если эта сила реакции удовлетворяет image, то предварительное предположение было правильным, и это действительная сила трения. В противном случае силу трения необходимо установить равной image, а затем результирующий дисбаланс сил будет определять ускорение, связанное со скольжением.

Коэффициент трения

Коэффициент трения, часто обозначаемый греческой буквой µ, представляет собой безразмерную скалярную величину, которая равна отношению силы трения между двумя телами и силы, прижимающей их друг к другу, во время или в начале скольжения. Коэффициент трения зависит от используемых материалов; например, лёд имеет низкий коэффициент трения о сталь, а резина — высокий коэффициент трения при скольжении по дорожному покрытию. Коэффициенты трения находятся в диапазоне от почти нуля до значений больше единицы. Трение между двумя металлическими поверхностями из одинаковых металлов больше, чем между двумя из разных — следовательно, латунь будет иметь более высокий коэффициент трения при движении по латуни, но меньше чем при движении по стали или алюминию.

Для поверхностей в состоянии покоя относительно друг друга image, где image — коэффициент статического трения. Обычно он больше, чем его кинетический аналог. Коэффициент статического трения, проявляемый парой контактирующих поверхностей, зависит от совокупного воздействия характеристик деформации материала и шероховатости поверхности, оба из которых берут своё начало в химической связи между атомами в каждом из объёмных материалов, а также между поверхностями материала и любыми другими адсорбированными материалами. Известно, что фрактальность поверхностей, параметр, описывающий масштабное поведение неровностей поверхности, играет важную роль в определении величины статического трения.

Для поверхностей, находящихся в относительном движении image, где image — коэффициент кинетического трения. Кулоновское трение равно image, и сила трения на каждой поверхности действует в направлении, противоположном её движению относительно другой поверхности.

Артур Морин ввёл этот термин и продемонстрировал полезность коэффициента трения. Коэффициент трения — это эмпирическая величина — его нужно измерить экспериментально и он не может быть определён путём расчётов. Более грубые поверхности обычно имеют более высокие эффективные значения коэффициента трения. Как статические, так и кинетические коэффициенты трения зависят от пары контактирующих поверхностей; для данной пары поверхностей коэффициент трения покоя обычно больше, чем коэффициент кинетического трения; в некоторых наборах два коэффициента равны, например, тефлон на тефлоне.

Большинство сухих материалов имеют значения коэффициента трения от 0,3 до 0,6. Значения вне этого диапазона встречаются реже, но тефлон, например, может иметь коэффициент всего 0,04. Нулевое значение означало бы отсутствие трения, ненаблюдаемое свойство. Резина при контакте с другими поверхностями может иметь коэффициент трения от 1 до 2. Иногда утверждают, что μ всегда <1, но это неверно. В то время как в большинстве соответствующих приложений μ <1, значение выше 1 просто означает, что сила, необходимая для скольжения объекта по поверхности, больше, чем нормальное усилие поверхности на объект. Например, поверхности, покрытые силиконовым каучуком или имеют коэффициент трения, который может быть значительно больше 1.

Хотя часто утверждается, что коэффициент трения является «материальным свойством», его лучше классифицировать как «системное свойство». В отличие от истинных свойств материала (таких как проводимость, диэлектрическая проницаемость, предел текучести), коэффициент трения для любых двух материалов зависит от системных переменных, таких как температура, скорость, атмосфера, а также от того, что сейчас обычно называют временем старения и разрушения; а также от геометрических свойств границы раздела материалов, а именно структуры их поверхностей. Например, медный штифт, скользящий по толстой медной пластине, может иметь коэффициент трения, который изменяется от 0,6 при низких скоростях (скольжение металла по металлу) до менее 0,2 при высоких скоростях, когда поверхность меди начинает плавиться из-за нагрева от трения. Последняя скорость, конечно, не определяет коэффициента трения однозначно; если диаметр штифта увеличивается так, что нагрев от трения быстро устраняется, температура падает, и штифт остаётся твердым, а коэффициент трения повышается до значения, наблюдаемого при испытании на «низкой скорости». 

При определённых условиях некоторые материалы имеют очень низкие коэффициенты трения. Примером является (высокоупорядоченный пиролитический) графит, который может иметь коэффициент трения ниже 0,01. Этот режим сверхнизкого трения называется .

Статическое трение

image
Когда масса неподвижна, то объект испытывает статическое трение. Трение увеличивается по мере увеличения приложенной силы, пока блок не переместится. После того, как блок начнёт перемещение, он испытывает кинетическое трение, которое меньше максимального статического трения.

Статическое трение — это трение между двумя или более твёрдыми объектами, которые не движутся относительно друг друга. Например, статическое трение может предотвратить скольжение объекта по наклонной поверхности. Коэффициент статического трения, обычно обозначаемый как μs, обычно выше, чем коэффициент кинетического трения. Считается, что статическое трение возникает в результате особенностей шероховатости поверхности на различных масштабах длины на твёрдых поверхностях. Эти особенности, известные как , присутствуют вплоть до наноразмеров и приводят к тому, что настоящий контакт твёрдого тела с твёрдым телом существует только в ограниченном количестве точек, составляющих лишь часть видимой или номинальной площади контакта. Линейность между приложенной нагрузкой и истинной площадью контакта, возникающая из-за деформации неровностей, приводит к линейности между статической силой трения и нормальной силой, обнаруживаемой для типичного трения Амонтона — Кулона.

Сила статического трения должна быть преодолена приложенной силой, прежде чем объект сможет двигаться. Максимально возможная сила трения между двумя поверхностями до начала скольжения является произведением коэффициента трения покоя и нормальной силы: image. Когда скольжения не происходит, сила трения принимает любое значение от нуля до image. Любая сила меньше чем image пытающаяся сдвинуть одну поверхность по другой встречает противодействие силы трения равной величины и противоположной по направлению. Любая сила больше, чем image преодолевает силу статического трения и вызывает скольжение. Происходит мгновенное скольжение, статическое трение больше не применяется — трение между двумя поверхностями тогда называется кинетическим трением. Однако кажущееся трение покоя может наблюдаться даже в том случае, когда истинное трение покоя равно нулю.

Примером статического трения может служить сила, препятствующая скольжению автомобильного колеса при качении по земле. Несмотря на то, что колесо находится в движении, участок шины, контактирующий с землёй, неподвижен относительно земли, поэтому это статическое, а не кинетическое трение.

Максимальное значение статического трения иногда называют ограничивающим трением, хотя этот термин не используется повсеместно.

Кинетическое трение

Кинетическое трение, также известное как трение скольжения, возникает, когда два объекта движутся относительно друг друга и трутся друг о друга (как салазки по земле). Коэффициент кинетического трения обычно обозначается как μk и обычно меньше коэффициента трения покоя для тех же материалов. Однако Ричард Фейнман отмечает, что «с сухими металлами очень трудно показать какое-либо различие». Сила трения между двумя поверхностями после начала скольжения является произведением коэффициента кинетического трения и силы реакции опоры: image. Это отвечает за колеблющейся или вибрирующей системы.

Новые модели показывают, насколько кинетическое трение может быть больше, чем трение покоя. Кинетическое трение, во многих случаях, в первую очередь вызвано химической связью между поверхностями, а не переплетёнными неровностями; однако во многих других случаях эффекты шероховатости являются доминирующими, например, при трении резины о дорогу. Шероховатость поверхности и площадь контакта влияют на кинетическое трение для микро- и наноразмерных объектов, где силы, распределённые по площади поверхности, преобладают над силами инерции.

Происхождение кинетического трения в наномасштабе можно объяснить термодинамикой. При скольжении новая поверхность образуется в задней части скользящего истинного контакта, а существующая поверхность исчезает в передней части. Поскольку все поверхности включают в себя термодинамическую поверхностную энергию, работа должна быть затрачена на создание новой поверхности, а энергия выделяется в виде тепла при удалении поверхности. Таким образом, требуется сила, чтобы переместить заднюю часть контакта, и тепло трения выделяется спереди.

image
Угол трения θ, когда блок только начинает скользить.

Угол трения

Для некоторых приложений более полезно определять статическое трение в терминах максимального угла, перед которым один из элементов начнёт скользить. Он называется углом трения и определяется как:

image

где θ — угол от горизонтали, а μs — статический коэффициент трения между телами. Эту формулу также можно использовать для расчета μs на основе эмпирических измерений угла трения.

Трение на атомном уровне

Определение сил, необходимых для перемещения атомов друг мимо друга, является сложной задачей при разработке наномашин. В 2008 году учёные впервые смогли переместить отдельный атом по поверхности и измерить необходимые силы. Используя сверхвысокий вакуум и почти низкую температуру (5 К), при помощи модифицированного атомно-силового микроскопа перемещались атомы кобальта и молекулы монооксида углерода по поверхности меди и платины.

Закон Амонтона — Кулона

Основной характеристикой трения является коэффициент трения image, определяющийся материалами, из которых изготовлены поверхности взаимодействующих тел.

В простейших случаях сила трения image и нормальная нагрузка (или сила нормальной реакции) image связаны неравенством

image
Пары материалов image покоя image скольжения
Сталь-Сталь 0,5—0,8 0,15—0,18
Резина-Сухой асфальт 0,95—1 0,5—0,8
Резина-Влажный асфальт 0,25—0,75
Лёд-Лёд 0,05—0,1 0,028
Резина-Лёд 0,3 0,15—0,25
Стекло-Стекло 0,9 0,7
Нейлон-Нейлон 0,15—0,25
Полистирол-Полистирол 0,5
Плексиглас, оргстекло 0,8

Закон Амонтона — Кулона с учётом адгезии

Для большинства пар материалов значение коэффициента трения image не превышает 1 и находится в диапазоне 0,1 — 0,5. Если коэффициент трения превышает 1 image, это означает, что между контактирующими телами имеется сила адгезии image и формула расчета коэффициента трения меняется на

image

Прикладное значение

Трение в механизмах и машинах

В большинстве традиционных механизмов (ДВС, автомобили, зубчатые шестерни и пр.) трение играет отрицательную роль, уменьшая КПД механизма. Для уменьшения силы трения используются различные натуральные и синтетические масла и смазки. В современных механизмах для этой цели используется также напыление покрытий (тонких плёнок) на детали. С миниатюризацией механизмов и созданием микроэлектромеханических систем (МЭМС) и наноэлектромеханических систем (НЭМС) величина трения по сравнению с действующими в механизме силами увеличивается и становится весьма значительной image, и при этом не может быть уменьшена с помощью обычных смазок, что вызывает значительный теоретический и практический интерес инженеров и учёных к данной области. Для решения проблемы трения создаются новые методы его снижения в рамках трибологии и [англ.].

Сцепление с поверхностью

Наличие трения обеспечивает возможность перемещаться по поверхности. Так, при ходьбе именно за счёт трения происходит сцепление подошвы с полом, в результате чего происходит отталкивание от пола и движение вперёд. Точно так же обеспечивается сцепление колёс автомобиля (мотоцикла) с поверхностью дороги. В частности, для улучшения этого сцепления разрабатываются новые формы и специальные типы резины для покрышек, а на гоночные болиды устанавливаются антикрылья, сильнее прижимающие машину к трассе.

Трение внутри материалов

История

Греки, в том числе Аристотель, Витрувий и Плиний Старший интересовались причиной и снижением трения. Они знали о различиях между статическим и кинетическим трением, а Фемистий утверждал в 350 году, что «легче продолжать движение движущегося тела, чем перемещать тело в состоянии покоя».

Классические законы трения скольжения были открыты Леонардо да Винчи в 1493 году, который был пионером в области трибологии, но законы, задокументированные в его записных книжках, не были опубликованы и остались неизвестными. Эти законы были переоткрыты Гийомом Амонтоном в 1699 году и стали известны как три закона Амонтона сухого трения. Амонтон представлял природу трения с точки зрения неровностей поверхности и силы, необходимой для увеличения веса, прижимающего поверхности друг к другу. Эта точка зрения была развита Бернаром Форестом де Белидором и Леонардом Эйлером в 1750 году, которые вывели угол естественного откоса груза на наклонной плоскости и впервые различили статическое и кинетическое трение. Иоанн Теофил Дезагюлье в 1734 году первым осознал роль адгезии в трении. Эти микроскопические силы заставляют поверхности слипаться; и он предположил, что трение — это сила, необходимая для разрыва прилегающих поверхностей.

Понимание трения в дальнейшем развил Шарль-Огюстен де Кулон (1785). Кулон исследовал влияние четырёх основных факторов, влияющих на трение: природы контактирующих материалов и покрытия их поверхностей; протяженность площади поверхности; нормальное давление (или нагрузка); и продолжительность контакта поверхностей (время покоя). Кулон также рассмотрел влияние скорости скольжения, температуры и влажности, чтобы выбрать между различными икорктическими объяснениями природы трения. Различие между статическим и кинетическим трением появляется в законе трения Кулона, хотя это различие уже было замечено Иоганном Андреасом фон Зегнером в 1758 году. Эффект времени покоя объяснил Питер ван Мушенбрук в 1762 году путём рассмотрения поверхностей волокнистых материалов со сцепляющимися вместе волокнами, что занимает конечное время, в течение которого увеличивается трение.

Джон Лесли (1766—1832) отметил слабость взглядов Амонтона и Кулона: если трение возникает из-за того, что груз поднимается по наклонной плоскости последовательных , то почему тогда оно не уравновешивается движением вниз по противоположному склону? Лесли столь же скептически относился к роли адгезии, предложенной Дезагюлье, которая в целом должна приводить как к ускорению, так и к замедлению движения. По мнению Лесли, трение следует рассматривать как зависящий от времени процесс уплощения, сдавливания неровностей, что создаёт новые препятствия в тех областях, что раньше было полостями.

Артур-Жюль Морен (1833) разработал концепцию трения скольжения по сравнению с трением качения. Осборн Рейнольдс (1866) вывел уравнение вязкого течения. Это завершило классическую эмпирическую модель трения (статического, кинетического и жидкостного), обычно используемую сегодня в технике. В 1877 году Флеминг Дженкин и Джеймс А. Юинг исследовали непрерывность статического и кинетического трения.

В центре внимания исследований в 20 веке стало понимание физических механизмов трения. Франк Филип Боуден и Дэвид Табор (1950) показали, что на фактическая площадь контакта между поверхностями составляет очень небольшую часть видимой площади. Эта фактическая площадь контакта, вызванная неровностями, увеличивается по мере увеличения давлением. Развитие атомно-силового микроскопа (1986) позволило учёным изучить трение в атомном масштабе показав, что на этом масштабе сухое трение — это продукт межповерхностного сдвигового напряжения и площади контакта. Эти два открытия объясняют первый закон Амонтона; макроскопическая пропорциональность между нормальной силой и статической силой трения между сухими поверхностями.

Журналы

  • Трение, Износ, Смазка, журнал о трении.
  • Трение и Износ, журнал о трении издаётся Национальной Академией Наук Беларуси с 1980 г.
  • Journal of Tribology Архивная копия от 16 января 2013 на Wayback Machine, международный журнал о трении.
  • Wear, международный журнал о трении и износе.
  • Таблицы коэффициентов трения, численные значения коэффициентов трения.

Литература

  • Зайцев А. К. Основы учения о трении, износе и смазке машин. Часть 1. Трение в машинах. Теория, расчет и конструкция подшипников и подпятников скольжения. Машгиз. М.-Л. — 1947. 256 с.
  • Зайцев А. К. Основы учения о трении, износе и смазке машин. Часть 2. Износ материалов. Классификация видов износа, методов и машин для лабораторного испытания материалов на износ машины и производственные на них исследования. Машгиз. М.-Л. — 1947. 220 с.
  • Зайцев А. К. Основы учения о трении, износе и смазке машин. Часть 3. Износ машин. Износ машин и деталей и способы борьбы с их износом. Машгиз. М.-Л. — 1947. 164 с.
  • Зайцев А. К., А. Кононов Максимович Основы учения о трении, износе и смазке машин. Часть 4. Смазка машин. Машгиз. М.-Л. — 1948. 279 с.
  • Сарынчев Е.С. Основы Советской Физики -1930-1932.
  • Archbutt L., Deeley R.M. Lubrication and Lubicants. London. — 1927
  • Арчбютт Л., Дилей Р. М. Трение, смазка и смазочные материалы. Руководство по теории и практике смазки и по методам испытания смазочных материалов. Госгоргеолнефтиздат. — Л. — 1934. — 703 с.
    • 2-е изд., перераб. и доп. — М.-Л.: Гостоптехиздат. — 1940. — 824 с.
  • Дерягин Б. В. Что такое трение? М.: Изд. АН СССР, 1963.
  • Основы теории систем с трением/ А. П. Иванов. — М.-Ижевск: НИЦ «РХД», ИКИ, 2011. 304 с. (Предисловие автора, обнарод. в качестве анонса к книге // Нелинейная динамика, 2010. Т 6, № 4. С. 913—916).
  • Крагельский И. В., Щедров В. С. Развитие науки о трении. Сухое трение. М.: Изд. АН СССР, 1956.
  • Фролов, К. В. (ред.) Современная трибология: Итоги и перспективы. ЛКИ, 2008.
  • Bowden F. P., Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids. Oxford University Press, 2001.
  • Persson Bo N. J.: Sliding Friction. Physical Principles and Applications. Springer, 2002.
  • Popov V. L. Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation, Springer, 2009.
  • Rabinowicz E. Friction and Wear of Materials. Wiley-Interscience, 1995.

Примечания

На русском

  1. Ерин Ю. Сверхпроводимость уменьшает силу трения. Элементы.ру (15 февраля 2011). Дата обращения: 26 февраля 2011. Архивировано 22 августа 2011 года.

На других языках

  1. Зиновьев В. А. Краткий технический справочник. Том 1. — М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1949. — С. 296
  2. Air Brake Association. The Principles and Design of Foundation Brake Rigging. — Air brake association, 1921. — P. 5. Архивная копия от 18 сентября 2021 на Wayback Machine
  3. Hanaor, D. (2016). Static friction at fractal interfaces. Tribology International. 93: 229–238. arXiv:2106.01473. doi:10.1016/j.triboint.2015.09.016. Архивировано 16 мая 2022. Дата обращения: 18 сентября 2021.
  4. Dowson, Duncan. History of Tribology. — 2nd. — Professional Engineering Publishing, 1997. — ISBN 978-1-86058-070-3.
  5. Valentin L. Popov (2014-01-17). Generalized law of friction between elastomers and differently shaped rough bodies. Sci. Rep. 4. doi:10.1038/srep03750. PMID 24435002.
  6. Dienwiebel, Martin (2004). Superlubricity of Graphite (PDF). Phys. Rev. Lett. 92 (12). Bibcode:2004PhRvL..92l6101D. doi:10.1103/PhysRevLett.92.126101. PMID 15089689. Архивировано (PDF) 17 сентября 2011. Дата обращения: 18 сентября 2021.
  7. multi-scale origins of static friction Архивная копия от 18 сентября 2021 на Wayback Machine 2016
  8. Greenwood J.A. and JB Williamson (1966). Contact of nominally flat surfaces. Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 295 (1442).
  9. Nakano, K. (10 декабря 2020). Dynamic stiction without static friction: The role of friction vector rotation. Physical Review E. 102 (6): 063001. doi:10.1103/PhysRevE.102.063001.
  10. Bhavikatti, S. S. Engineering Mechanics / S. S. Bhavikatti, K. G. Rajashekarappa. — New Age International, 1994. — P. 112. — ISBN 978-81-224-0617-7. Архивная копия от 18 сентября 2021 на Wayback Machine
  11. Beer, Ferdinand P. Vector Mechanics for Engineers / Ferdinand P. Beer, Johnston. — McGraw-Hill, 1996. — P. 397. — ISBN 978-0-07-297688-5.
  12. Sheppard, Sheri. Statics: Analysis and Design of Systems in Equilibrium / Sheppard, Sheri, Tongue, Benson H., Anagnos, Thalia. — Wiley and Sons, 2005. — ISBN 978-0-471-37299-8.
  13. Meriam, James L. Engineering Mechanics: Statics / Meriam, James L., Kraige, L. Glenn, Palm, William John. — Wiley and Sons, 2002. — ISBN 978-0-471-40646-4.
  14. Feynman, Richard P. The Feynman Lectures on Physics, Vol. I, p. 12–5. Addison-Wesley. Дата обращения: 16 октября 2009. Архивировано 10 марта 2021 года.
  15. Persson, B. N. (2002). Theory of rubber friction: Nonstationary sliding (PDF). Physical Review B. 65 (13): 134106. Bibcode:2002PhRvB..65m4106P. doi:10.1103/PhysRevB.65.134106. Архивировано (PDF) 18 сентября 2021. Дата обращения: 18 сентября 2021.
  16. Beatty, William J. Recurring science misconceptions in K-6 textbooks. Дата обращения: 8 июня 2007. Архивировано 7 июня 2011 года.
  17. Persson, B. N. J. Sliding friction: physical principles and applications. — Springer, 2000. — ISBN 978-3-540-67192-3. Архивная копия от 18 сентября 2021 на Wayback Machine
  18. Makkonen, L (2012). A thermodynamic model of sliding friction. AIP Advances. 2 (1). Bibcode:2012AIPA....2a2179M. doi:10.1063/1.3699027.
  19. Nichols, Edward Leamington. The Elements of Physics / Edward Leamington Nichols, William Suddards Franklin. — Macmillan, 1898. — Vol. 1. — P. 101. Архивная копия от 1 августа 2020 на Wayback Machine
  20. Ternes, Markus (22 февраля 2008). The Force Needed to Move an Atom on a Surface (PDF). Science. 319 (5866): 1066–1069. Bibcode:2008Sci...319.1066T. doi:10.1126/science.1150288. PMID 18292336. Архивировано (PDF) 17 августа 2021. Дата обращения: 18 сентября 2021.
  21. Friction theory and coefficients of friction for some common materials and materials combinations. Дата обращения: 1 января 2015. Архивировано 3 декабря 2013 года.
  22. Chatterjee, Sudipta (2008). Tribological Properties of Pseudo-elastic Nickel-titanium (Thesis). University of California. pp. 11–12. ISBN 9780549844372 — ProQuest. Classical Greek philosophers like Aristotle, Pliny the Elder and Vitruvius wrote about the existence of friction, the effect of lubricants and the advantages of metal bearings around 350 B.C.{{cite thesis}}: Википедия:Обслуживание CS1 (url-status) (ссылка)
  23. Fishbane, Paul M. Physics for Scientists and Engineers / Paul M. Fishbane, Stephen Gasiorowicz, Stephen T. Thornton. — Extended. — Englewood Cliffs, New Jersey : Prentice Hall, 1993. — Vol. I. — P. 135. — «Themistius first stated around 350 B.C. that kinetic friction is weaker than the maximum value of static friction.». — ISBN 978-0-13-663246-7.
  24. Hecht, Eugene. Physics: Algebra/Trig. — 3rd. — Cengage Learning, 2003. — ISBN 9780534377298.
  25. Sambursky, Samuel. The Physical World of Late Antiquity. — Princeton University Press. — ISBN 9781400858989.
  26. Armstrong-Hélouvry, Brian. Control of machines with friction. — USA : Springer, 1991. — P. 10. — ISBN 978-0-7923-9133-3. Архивная копия от 18 сентября 2021 на Wayback Machine
  27. van Beek, Anton. History of Science Friction. tribology-abc.com. Дата обращения: 24 марта 2011. Архивировано 7 августа 2011 года.
  28. Hutchings, Ian M. (2016). Leonardo da Vinci's studies of friction (PDF). Wear. 360–361: 51–66. doi:10.1016/j.wear.2016.04.019. Архивировано (PDF) 31 августа 2021. Дата обращения: 18 сентября 2021.
  29. Hutchings, Ian M. (15 августа 2016). Leonardo da Vinci's studies of friction. Wear. 360–361: 51–66. doi:10.1016/j.wear.2016.04.019. Архивировано 18 сентября 2021. Дата обращения: 18 сентября 2021.
  30. Kirk, Tom. Study reveals Leonardo da Vinci's 'irrelevant' scribbles mark the spot where he first recorded the laws of friction. phys.org (22 июля 2016). Дата обращения: 26 июля 2016. Архивировано 25 июля 2016 года.
  31. Popova, Elena (1 июня 2015). The research works of Coulomb and Amontons and generalized laws of friction. Friction (англ.). 3 (2): 183–190. doi:10.1007/s40544-015-0074-6.
  32. Forest de Bélidor, Bernard. «Richtige Grund-Sätze der Friction-Berechnung Архивная копия от 27 апреля 2021 на Wayback Machine» («Correct Basics of Friction Calculation»), 1737, (in German)
  33. Leonhard Euler. Friction Module. Nano World. Дата обращения: 25 марта 2011. Архивировано из оригинала 7 мая 2011 года.
  34. Goedecke, Andreas. Transient Effects in Friction: Fractal Asperity Creep. — Springer Science and Business Media, 2014. — P. 3. — ISBN 978-3709115060. Архивная копия от 18 сентября 2021 на Wayback Machine
  35. Fleeming Jenkin & James Alfred Ewing (1877) «On Friction between Surfaces moving at Low Speeds Архивная копия от 18 сентября 2021 на Wayback Machine», Philosophical Magazine Series 5, volume 4, pp 308-10; link from Biodiversity Heritage Library

Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Коэффициент трения, Что такое Коэффициент трения? Что означает Коэффициент трения?

U etogo termina sushestvuyut i drugie znacheniya sm Trenie znacheniya Tre nie process mehanicheskogo vzaimodejstviya soprikasayushihsya tel pri ih otnositelnom smeshenii v ploskosti kasaniya vneshnee trenie libo pri otnositelnom smeshenii parallelnyh sloyov zhidkosti gaza ili deformiruemogo tvyordogo tela vnutrennee trenie ili vyazkost Dalee v etoj state pod treniem ponimaetsya lish vneshnee trenie Izucheniem processov treniya zanimaetsya razdel fiziki kotoryj nazyvaetsya mehanikoj frikcionnogo vzaimodejstviya ili tribologiej source source source source source source source Primer skolzheniya obektov s malym sinij kubik i bolshim krasnyj kubik treniem Trenie glavnym obrazom imeet elektronnuyu prirodu pri uslovii chto veshestvo nahoditsya v normalnom sostoyanii V sverhprovodyashem sostoyanii vdaleke ot kriticheskoj temperatury osnovnym istochnikom treniya yavlyayutsya fonony a koefficient treniya mozhet umenshitsya v neskolko raz Sila treniyaSila treniya eto sila voznikayushaya pri soprikosnovenii dvuh tel i prepyatstvuyushaya ih otnositelnomu dvizheniyu Prichinoj vozniknoveniya treniya yavlyaetsya sherohovatost trushihsya poverhnostej i vzaimodejstvie molekul etih poverhnostej Sila treniya zavisit ot materiala trushihsya poverhnostej i ot togo naskolko silno eti poverhnosti prizhaty drug k drugu V prostejshih modelyah treniya zakon Kulona dlya treniya schitaetsya chto sila treniya pryamo proporcionalna sile normalnoj reakcii mezhdu trushimisya poverhnostyami V celom zhe v svyazi so slozhnostyu fiziko himicheskih processov protekayushih v zone vzaimodejstviya trushihsya tel processy treniya principialno ne poddayutsya opisaniyu s pomoshyu prostyh modelej klassicheskoj mehaniki Raznovidnosti sily treniya Pri nalichii otnositelnogo dvizheniya dvuh kontaktiruyushih tel sily treniya voznikayushie pri ih vzaimodejstvii mozhno podrazdelit na Trenie skolzheniya sila voznikayushaya pri postupatelnom peremeshenii odnogo iz kontaktiruyushih vzaimodejstvuyushih tel otnositelno drugogo i dejstvuyushaya na eto telo v napravlenii protivopolozhnom napravleniyu skolzheniya Trenie kacheniya moment sil voznikayushij pri kachenii odnogo iz dvuh kontaktiruyushih vzaimodejstvuyushih tel otnositelno drugogo Trenie pokoya sila voznikayushaya mezhdu dvumya kontaktiruyushimi telami i prepyatstvuyushaya vozniknoveniyu otnositelnogo dvizheniya Etu silu neobhodimo preodolet dlya togo chtoby privesti dva kontaktiruyushih tela v dvizhenie drug otnositelno druga Voznikaet pri mikroperemesheniyah naprimer pri deformacii kontaktiruyushih tel Ona dejstvuet v napravlenii protivopolozhnom napravleniyu vozmozhnogo otnositelnogo dvizheniya Trenie krucheniya moment sily voznikayushij mezhdu dvumya kontaktiruyushimi telami pri vrashenii odnogo iz nih otnositelno drugogo i napravlennyj protiv vrasheniya Opredelyaetsya formuloj M pN displaystyle M pN gde N displaystyle N normalnoe davlenie p displaystyle p koefficient treniya krucheniya imeyushij razmernost dliny Harakter frikcionnogo vzaimodejstviya V fizike vzaimodejstvie treniya prinyato razdelyat na suhoe kogda vzaimodejstvuyushie tvyordye tela ne razdeleny nikakimi dopolnitelnymi sloyami smazkami v tom chisle i tvyordymi smazochnymi materialami ochen redko vstrechayushijsya na praktike sluchaj harakternaya otlichitelnaya cherta suhogo treniya nalichie znachitelnoj sily treniya pokoya granichnoe kogda v oblasti kontakta mogut soderzhatsya sloi i uchastki razlichnoj prirody oksidnye plyonki zhidkost i tak dalee naibolee rasprostranyonnyj sluchaj pri trenii skolzheniya smeshannoe kogda oblast kontakta soderzhit uchastki suhogo i zhidkostnogo treniya zhidkostnoe vyazkoe pri vzaimodejstvii tel razdelyonnyh sloem tvyordogo tela poroshkom grafita zhidkosti ili gaza smazki razlichnoj tolshiny kak pravilo vstrechaetsya pri trenii kacheniya kogda tvyordye tela pogruzheny v zhidkost velichina vyazkogo treniya harakterizuetsya vyazkostyu sredy elastogidrodinamicheskoe vyazkouprugoe kogda reshayushee znachenie imeet vnutrennee trenie v smazyvayushem materiale voznikaet pri uvelichenii otnositelnyh skorostej peremesheniya Sila reakcii opory Shema svobodnogo tela dlya bloka na panduse Strelki eto vektory ukazyvayushie napravleniya i velichiny sil N sila reakcii opory mg sila tyazhesti a Ff sila treniya Sila normalnoj reakcii opredelyaetsya kak rezultiruyushaya sila szhimayushaya dve parallelnye poverhnosti vmeste a eyo napravlenie perpendikulyarno etim poverhnostyam V prostom sluchae kogda massa lezhit na gorizontalnoj poverhnosti edinstvennoj sostavlyayushej normalnoj sily yavlyaetsya sila tyazhesti gde N mg displaystyle N mg V etom sluchae usloviya ravnovesiya govoryat nam chto velichina sily treniya ravna nulyu Ff 0 displaystyle F f 0 Fakticheski sila treniya vsegda udovletvoryaet usloviyu Ff mN displaystyle F f leq mu N prichyom ravenstvo dostigaetsya tolko pri kriticheskom dostatochno krutom ugle rampy opredelyaemom formuloj tan 1 m displaystyle tan 1 mu dlya nachala skolzheniya Koefficient treniya eto empiricheskoe eksperimentalno izmerennoe strukturnoe svojstvo kotoroe zavisit tolko ot razlichnyh aspektov kontaktiruyushih materialov takih kak sherohovatost poverhnosti Koefficient treniya ne zavisit ot massy ili obyoma Naprimer bolshoj alyuminievyj blok imeet tot zhe koefficient treniya chto i malenkij alyuminievyj blok Odnako velichina samoj sily treniya zavisit ot sily reakcii opory i sledovatelno ot massy bloka V zavisimosti ot situacii raschyot normalnoj sily N displaystyle N vklyuchaet v sebya sily otlichnye ot sily tyazhesti Esli obekt nahoditsya na rovnoj gorizontalnoj poverhnosti i podvergaetsya vozdejstviyu vneshnej sily P displaystyle P togda ona zastavlyaet ego skolzit kogda sila normalnoj reakcii mezhdu obektom i poverhnostyu vyrazhaetsya ravenstvom N mg Py displaystyle N mg P y gde mg displaystyle mg ves bloka i Py displaystyle P y sostavlyayushaya vneshnej sily napravlennoj vniz Pered skolzheniem eta sila treniya ravna Ff Px displaystyle F f P x gde Px displaystyle P x gorizontalnaya sostavlyayushaya vneshnej sily Takim obrazom Ff mN displaystyle F f leq mu N Skolzhenie nachinaetsya tolko posle togo kak sila treniya dostigaet znacheniya Ff mN displaystyle F f mu N A do teh por trenie obespechivaet ravnovesie poetomu ego mozhno rassmatrivat prosto kak reakciyu Esli obekt nahoditsya na naklonnoj poverhnosti naprimer na naklonnoj ploskosti normalnaya k poverhnosti sila tyazhesti menshe chem mg displaystyle mg potomu chto menshaya sila tyazhesti perpendikulyarna grani ploskosti Normalnaya sila i sila treniya v konechnom itoge opredelyayutsya s pomoshyu vektornogo analiza obychno s pomoshyu diagrammy Maksvella Kreiony V obshem process resheniya lyuboj staticheskoj zadachi s treniem sostoit v tom chtoby rassmatrivat soprikasayushiesya poverhnosti predvaritelno kak nepodvizhnye chtoby mozhno bylo rasschitat sootvetstvuyushuyu tangencialnuyu silu reakcii mezhdu nimi Esli eta sila reakcii udovletvoryaet Ff mN displaystyle F f leq mu N to predvaritelnoe predpolozhenie bylo pravilnym i eto dejstvitelnaya sila treniya V protivnom sluchae silu treniya neobhodimo ustanovit ravnoj Ff mN displaystyle F f mu N a zatem rezultiruyushij disbalans sil budet opredelyat uskorenie svyazannoe so skolzheniem Koefficient treniya Koefficient treniya chasto oboznachaemyj grecheskoj bukvoj µ predstavlyaet soboj bezrazmernuyu skalyarnuyu velichinu kotoraya ravna otnosheniyu sily treniya mezhdu dvumya telami i sily prizhimayushej ih drug k drugu vo vremya ili v nachale skolzheniya Koefficient treniya zavisit ot ispolzuemyh materialov naprimer lyod imeet nizkij koefficient treniya o stal a rezina vysokij koefficient treniya pri skolzhenii po dorozhnomu pokrytiyu Koefficienty treniya nahodyatsya v diapazone ot pochti nulya do znachenij bolshe edinicy Trenie mezhdu dvumya metallicheskimi poverhnostyami iz odinakovyh metallov bolshe chem mezhdu dvumya iz raznyh sledovatelno latun budet imet bolee vysokij koefficient treniya pri dvizhenii po latuni no menshe chem pri dvizhenii po stali ili alyuminiyu Dlya poverhnostej v sostoyanii pokoya otnositelno drug druga m ms displaystyle mu mu mathrm s gde ms displaystyle mu mathrm s koefficient staticheskogo treniya Obychno on bolshe chem ego kineticheskij analog Koefficient staticheskogo treniya proyavlyaemyj paroj kontaktiruyushih poverhnostej zavisit ot sovokupnogo vozdejstviya harakteristik deformacii materiala i sherohovatosti poverhnosti oba iz kotoryh berut svoyo nachalo v himicheskoj svyazi mezhdu atomami v kazhdom iz obyomnyh materialov a takzhe mezhdu poverhnostyami materiala i lyubymi drugimi adsorbirovannymi materialami Izvestno chto fraktalnost poverhnostej parametr opisyvayushij masshtabnoe povedenie nerovnostej poverhnosti igraet vazhnuyu rol v opredelenii velichiny staticheskogo treniya Dlya poverhnostej nahodyashihsya v otnositelnom dvizhenii m mk displaystyle mu mu mathrm k gde mk displaystyle mu mathrm k koefficient kineticheskogo treniya Kulonovskoe trenie ravno Ff displaystyle F mathrm f i sila treniya na kazhdoj poverhnosti dejstvuet v napravlenii protivopolozhnom eyo dvizheniyu otnositelno drugoj poverhnosti Artur Morin vvyol etot termin i prodemonstriroval poleznost koefficienta treniya Koefficient treniya eto empiricheskaya velichina ego nuzhno izmerit eksperimentalno i on ne mozhet byt opredelyon putyom raschyotov Bolee grubye poverhnosti obychno imeyut bolee vysokie effektivnye znacheniya koefficienta treniya Kak staticheskie tak i kineticheskie koefficienty treniya zavisyat ot pary kontaktiruyushih poverhnostej dlya dannoj pary poverhnostej koefficient treniya pokoya obychno bolshe chem koefficient kineticheskogo treniya v nekotoryh naborah dva koefficienta ravny naprimer teflon na teflone Bolshinstvo suhih materialov imeyut znacheniya koefficienta treniya ot 0 3 do 0 6 Znacheniya vne etogo diapazona vstrechayutsya rezhe no teflon naprimer mozhet imet koefficient vsego 0 04 Nulevoe znachenie oznachalo by otsutstvie treniya nenablyudaemoe svojstvo Rezina pri kontakte s drugimi poverhnostyami mozhet imet koefficient treniya ot 1 do 2 Inogda utverzhdayut chto m vsegda lt 1 no eto neverno V to vremya kak v bolshinstve sootvetstvuyushih prilozhenij m lt 1 znachenie vyshe 1 prosto oznachaet chto sila neobhodimaya dlya skolzheniya obekta po poverhnosti bolshe chem normalnoe usilie poverhnosti na obekt Naprimer poverhnosti pokrytye silikonovym kauchukom ili imeyut koefficient treniya kotoryj mozhet byt znachitelno bolshe 1 Hotya chasto utverzhdaetsya chto koefficient treniya yavlyaetsya materialnym svojstvom ego luchshe klassificirovat kak sistemnoe svojstvo V otlichie ot istinnyh svojstv materiala takih kak provodimost dielektricheskaya pronicaemost predel tekuchesti koefficient treniya dlya lyubyh dvuh materialov zavisit ot sistemnyh peremennyh takih kak temperatura skorost atmosfera a takzhe ot togo chto sejchas obychno nazyvayut vremenem stareniya i razrusheniya a takzhe ot geometricheskih svojstv granicy razdela materialov a imenno struktury ih poverhnostej Naprimer mednyj shtift skolzyashij po tolstoj mednoj plastine mozhet imet koefficient treniya kotoryj izmenyaetsya ot 0 6 pri nizkih skorostyah skolzhenie metalla po metallu do menee 0 2 pri vysokih skorostyah kogda poverhnost medi nachinaet plavitsya iz za nagreva ot treniya Poslednyaya skorost konechno ne opredelyaet koefficienta treniya odnoznachno esli diametr shtifta uvelichivaetsya tak chto nagrev ot treniya bystro ustranyaetsya temperatura padaet i shtift ostayotsya tverdym a koefficient treniya povyshaetsya do znacheniya nablyudaemogo pri ispytanii na nizkoj skorosti Pri opredelyonnyh usloviyah nekotorye materialy imeyut ochen nizkie koefficienty treniya Primerom yavlyaetsya vysokouporyadochennyj piroliticheskij grafit kotoryj mozhet imet koefficient treniya nizhe 0 01 Etot rezhim sverhnizkogo treniya nazyvaetsya Staticheskoe trenie Kogda massa nepodvizhna to obekt ispytyvaet staticheskoe trenie Trenie uvelichivaetsya po mere uvelicheniya prilozhennoj sily poka blok ne peremestitsya Posle togo kak blok nachnyot peremeshenie on ispytyvaet kineticheskoe trenie kotoroe menshe maksimalnogo staticheskogo treniya Staticheskoe trenie eto trenie mezhdu dvumya ili bolee tvyordymi obektami kotorye ne dvizhutsya otnositelno drug druga Naprimer staticheskoe trenie mozhet predotvratit skolzhenie obekta po naklonnoj poverhnosti Koefficient staticheskogo treniya obychno oboznachaemyj kak ms obychno vyshe chem koefficient kineticheskogo treniya Schitaetsya chto staticheskoe trenie voznikaet v rezultate osobennostej sherohovatosti poverhnosti na razlichnyh masshtabah dliny na tvyordyh poverhnostyah Eti osobennosti izvestnye kak prisutstvuyut vplot do nanorazmerov i privodyat k tomu chto nastoyashij kontakt tvyordogo tela s tvyordym telom sushestvuet tolko v ogranichennom kolichestve tochek sostavlyayushih lish chast vidimoj ili nominalnoj ploshadi kontakta Linejnost mezhdu prilozhennoj nagruzkoj i istinnoj ploshadyu kontakta voznikayushaya iz za deformacii nerovnostej privodit k linejnosti mezhdu staticheskoj siloj treniya i normalnoj siloj obnaruzhivaemoj dlya tipichnogo treniya Amontona Kulona Sila staticheskogo treniya dolzhna byt preodolena prilozhennoj siloj prezhde chem obekt smozhet dvigatsya Maksimalno vozmozhnaya sila treniya mezhdu dvumya poverhnostyami do nachala skolzheniya yavlyaetsya proizvedeniem koefficienta treniya pokoya i normalnoj sily Fmax msFn displaystyle F text max mu mathrm s F text n Kogda skolzheniya ne proishodit sila treniya prinimaet lyuboe znachenie ot nulya do Fmax displaystyle F text max Lyubaya sila menshe chem Fmax displaystyle F text max pytayushayasya sdvinut odnu poverhnost po drugoj vstrechaet protivodejstvie sily treniya ravnoj velichiny i protivopolozhnoj po napravleniyu Lyubaya sila bolshe chem Fmax displaystyle F text max preodolevaet silu staticheskogo treniya i vyzyvaet skolzhenie Proishodit mgnovennoe skolzhenie staticheskoe trenie bolshe ne primenyaetsya trenie mezhdu dvumya poverhnostyami togda nazyvaetsya kineticheskim treniem Odnako kazhusheesya trenie pokoya mozhet nablyudatsya dazhe v tom sluchae kogda istinnoe trenie pokoya ravno nulyu Primerom staticheskogo treniya mozhet sluzhit sila prepyatstvuyushaya skolzheniyu avtomobilnogo kolesa pri kachenii po zemle Nesmotrya na to chto koleso nahoditsya v dvizhenii uchastok shiny kontaktiruyushij s zemlyoj nepodvizhen otnositelno zemli poetomu eto staticheskoe a ne kineticheskoe trenie Maksimalnoe znachenie staticheskogo treniya inogda nazyvayut ogranichivayushim treniem hotya etot termin ne ispolzuetsya povsemestno Kineticheskoe trenie Kineticheskoe trenie takzhe izvestnoe kak trenie skolzheniya voznikaet kogda dva obekta dvizhutsya otnositelno drug druga i trutsya drug o druga kak salazki po zemle Koefficient kineticheskogo treniya obychno oboznachaetsya kak mk i obychno menshe koefficienta treniya pokoya dlya teh zhe materialov Odnako Richard Fejnman otmechaet chto s suhimi metallami ochen trudno pokazat kakoe libo razlichie Sila treniya mezhdu dvumya poverhnostyami posle nachala skolzheniya yavlyaetsya proizvedeniem koefficienta kineticheskogo treniya i sily reakcii opory Fk mkFn displaystyle F k mu mathrm k F n Eto otvechaet za koleblyushejsya ili vibriruyushej sistemy Novye modeli pokazyvayut naskolko kineticheskoe trenie mozhet byt bolshe chem trenie pokoya Kineticheskoe trenie vo mnogih sluchayah v pervuyu ochered vyzvano himicheskoj svyazyu mezhdu poverhnostyami a ne perepletyonnymi nerovnostyami odnako vo mnogih drugih sluchayah effekty sherohovatosti yavlyayutsya dominiruyushimi naprimer pri trenii reziny o dorogu Sherohovatost poverhnosti i ploshad kontakta vliyayut na kineticheskoe trenie dlya mikro i nanorazmernyh obektov gde sily raspredelyonnye po ploshadi poverhnosti preobladayut nad silami inercii Proishozhdenie kineticheskogo treniya v nanomasshtabe mozhno obyasnit termodinamikoj Pri skolzhenii novaya poverhnost obrazuetsya v zadnej chasti skolzyashego istinnogo kontakta a sushestvuyushaya poverhnost ischezaet v perednej chasti Poskolku vse poverhnosti vklyuchayut v sebya termodinamicheskuyu poverhnostnuyu energiyu rabota dolzhna byt zatrachena na sozdanie novoj poverhnosti a energiya vydelyaetsya v vide tepla pri udalenii poverhnosti Takim obrazom trebuetsya sila chtoby peremestit zadnyuyu chast kontakta i teplo treniya vydelyaetsya speredi Ugol treniya 8 kogda blok tolko nachinaet skolzit Ugol treniya Dlya nekotoryh prilozhenij bolee polezno opredelyat staticheskoe trenie v terminah maksimalnogo ugla pered kotorym odin iz elementov nachnyot skolzit On nazyvaetsya uglom treniya i opredelyaetsya kak tg8 ms displaystyle mathrm tg theta mu mathrm s gde 8 ugol ot gorizontali a ms staticheskij koefficient treniya mezhdu telami Etu formulu takzhe mozhno ispolzovat dlya rascheta ms na osnove empiricheskih izmerenij ugla treniya Trenie na atomnom urovne Opredelenie sil neobhodimyh dlya peremesheniya atomov drug mimo druga yavlyaetsya slozhnoj zadachej pri razrabotke nanomashin V 2008 godu uchyonye vpervye smogli peremestit otdelnyj atom po poverhnosti i izmerit neobhodimye sily Ispolzuya sverhvysokij vakuum i pochti nizkuyu temperaturu 5 K pri pomoshi modificirovannogo atomno silovogo mikroskopa peremeshalis atomy kobalta i molekuly monooksida ugleroda po poverhnosti medi i platiny Zakon Amontona KulonaOsnovnaya statya Zakon Amontona Kulona Osnovnoj harakteristikoj treniya yavlyaetsya koefficient treniya m displaystyle mu opredelyayushijsya materialami iz kotoryh izgotovleny poverhnosti vzaimodejstvuyushih tel V prostejshih sluchayah sila treniya F displaystyle F i normalnaya nagruzka ili sila normalnoj reakcii Nnormal displaystyle N normal svyazany neravenstvom F mNnormal displaystyle F leqslant mu N normal Pary materialov m displaystyle mu pokoya m displaystyle mu skolzheniyaStal Stal 0 5 0 8 0 15 0 18Rezina Suhoj asfalt 0 95 1 0 5 0 8Rezina Vlazhnyj asfalt 0 25 0 75Lyod Lyod 0 05 0 1 0 028Rezina Lyod 0 3 0 15 0 25Steklo Steklo 0 9 0 7Nejlon Nejlon 0 15 0 25Polistirol Polistirol 0 5Pleksiglas orgsteklo 0 8Zakon Amontona Kulona s uchyotom adgezii Dlya bolshinstva par materialov znachenie koefficienta treniya m displaystyle mu ne prevyshaet 1 i nahoditsya v diapazone 0 1 0 5 Esli koefficient treniya prevyshaet 1 m gt 1 displaystyle mu gt 1 eto oznachaet chto mezhdu kontaktiruyushimi telami imeetsya sila adgezii Nadhesion displaystyle N adhesion i formula rascheta koefficienta treniya menyaetsya na m Ffriction FadhesionNnormal displaystyle mu F friction F adhesion over N normal Prikladnoe znachenieTrenie v mehanizmah i mashinah V bolshinstve tradicionnyh mehanizmov DVS avtomobili zubchatye shesterni i pr trenie igraet otricatelnuyu rol umenshaya KPD mehanizma Dlya umensheniya sily treniya ispolzuyutsya razlichnye naturalnye i sinteticheskie masla i smazki V sovremennyh mehanizmah dlya etoj celi ispolzuetsya takzhe napylenie pokrytij tonkih plyonok na detali S miniatyurizaciej mehanizmov i sozdaniem mikroelektromehanicheskih sistem MEMS i nanoelektromehanicheskih sistem NEMS velichina treniya po sravneniyu s dejstvuyushimi v mehanizme silami uvelichivaetsya i stanovitsya vesma znachitelnoj m 1 displaystyle mu geqslant 1 i pri etom ne mozhet byt umenshena s pomoshyu obychnyh smazok chto vyzyvaet znachitelnyj teoreticheskij i prakticheskij interes inzhenerov i uchyonyh k dannoj oblasti Dlya resheniya problemy treniya sozdayutsya novye metody ego snizheniya v ramkah tribologii i angl Sceplenie s poverhnostyu Nalichie treniya obespechivaet vozmozhnost peremeshatsya po poverhnosti Tak pri hodbe imenno za schyot treniya proishodit sceplenie podoshvy s polom v rezultate chego proishodit ottalkivanie ot pola i dvizhenie vperyod Tochno tak zhe obespechivaetsya sceplenie kolyos avtomobilya motocikla s poverhnostyu dorogi V chastnosti dlya uluchsheniya etogo scepleniya razrabatyvayutsya novye formy i specialnye tipy reziny dlya pokryshek a na gonochnye bolidy ustanavlivayutsya antikrylya silnee prizhimayushie mashinu k trasse Trenie vnutri materialov Osnovnaya statya Trenie na nanomasshtabnom urovneIstoriyaGreki v tom chisle Aristotel Vitruvij i Plinij Starshij interesovalis prichinoj i snizheniem treniya Oni znali o razlichiyah mezhdu staticheskim i kineticheskim treniem a Femistij utverzhdal v 350 godu chto legche prodolzhat dvizhenie dvizhushegosya tela chem peremeshat telo v sostoyanii pokoya Klassicheskie zakony treniya skolzheniya byli otkryty Leonardo da Vinchi v 1493 godu kotoryj byl pionerom v oblasti tribologii no zakony zadokumentirovannye v ego zapisnyh knizhkah ne byli opublikovany i ostalis neizvestnymi Eti zakony byli pereotkryty Gijomom Amontonom v 1699 godu i stali izvestny kak tri zakona Amontona suhogo treniya Amonton predstavlyal prirodu treniya s tochki zreniya nerovnostej poverhnosti i sily neobhodimoj dlya uvelicheniya vesa prizhimayushego poverhnosti drug k drugu Eta tochka zreniya byla razvita Bernarom Forestom de Belidorom i Leonardom Ejlerom v 1750 godu kotorye vyveli ugol estestvennogo otkosa gruza na naklonnoj ploskosti i vpervye razlichili staticheskoe i kineticheskoe trenie Ioann Teofil Dezagyule v 1734 godu pervym osoznal rol adgezii v trenii Eti mikroskopicheskie sily zastavlyayut poverhnosti slipatsya i on predpolozhil chto trenie eto sila neobhodimaya dlya razryva prilegayushih poverhnostej Ponimanie treniya v dalnejshem razvil Sharl Ogyusten de Kulon 1785 Kulon issledoval vliyanie chetyryoh osnovnyh faktorov vliyayushih na trenie prirody kontaktiruyushih materialov i pokrytiya ih poverhnostej protyazhennost ploshadi poverhnosti normalnoe davlenie ili nagruzka i prodolzhitelnost kontakta poverhnostej vremya pokoya Kulon takzhe rassmotrel vliyanie skorosti skolzheniya temperatury i vlazhnosti chtoby vybrat mezhdu razlichnymi ikorkticheskimi obyasneniyami prirody treniya Razlichie mezhdu staticheskim i kineticheskim treniem poyavlyaetsya v zakone treniya Kulona hotya eto razlichie uzhe bylo zamecheno Iogannom Andreasom fon Zegnerom v 1758 godu Effekt vremeni pokoya obyasnil Piter van Mushenbruk v 1762 godu putyom rassmotreniya poverhnostej voloknistyh materialov so sceplyayushimisya vmeste voloknami chto zanimaet konechnoe vremya v techenie kotorogo uvelichivaetsya trenie Dzhon Lesli 1766 1832 otmetil slabost vzglyadov Amontona i Kulona esli trenie voznikaet iz za togo chto gruz podnimaetsya po naklonnoj ploskosti posledovatelnyh to pochemu togda ono ne uravnoveshivaetsya dvizheniem vniz po protivopolozhnomu sklonu Lesli stol zhe skepticheski otnosilsya k roli adgezii predlozhennoj Dezagyule kotoraya v celom dolzhna privodit kak k uskoreniyu tak i k zamedleniyu dvizheniya Po mneniyu Lesli trenie sleduet rassmatrivat kak zavisyashij ot vremeni process uplosheniya sdavlivaniya nerovnostej chto sozdayot novye prepyatstviya v teh oblastyah chto ranshe bylo polostyami Artur Zhyul Moren 1833 razrabotal koncepciyu treniya skolzheniya po sravneniyu s treniem kacheniya Osborn Rejnolds 1866 vyvel uravnenie vyazkogo techeniya Eto zavershilo klassicheskuyu empiricheskuyu model treniya staticheskogo kineticheskogo i zhidkostnogo obychno ispolzuemuyu segodnya v tehnike V 1877 godu Fleming Dzhenkin i Dzhejms A Yuing issledovali nepreryvnost staticheskogo i kineticheskogo treniya V centre vnimaniya issledovanij v 20 veke stalo ponimanie fizicheskih mehanizmov treniya Frank Filip Bouden i Devid Tabor 1950 pokazali chto na fakticheskaya ploshad kontakta mezhdu poverhnostyami sostavlyaet ochen nebolshuyu chast vidimoj ploshadi Eta fakticheskaya ploshad kontakta vyzvannaya nerovnostyami uvelichivaetsya po mere uvelicheniya davleniem Razvitie atomno silovogo mikroskopa 1986 pozvolilo uchyonym izuchit trenie v atomnom masshtabe pokazav chto na etom masshtabe suhoe trenie eto produkt mezhpoverhnostnogo sdvigovogo napryazheniya i ploshadi kontakta Eti dva otkrytiya obyasnyayut pervyj zakon Amontona makroskopicheskaya proporcionalnost mezhdu normalnoj siloj i staticheskoj siloj treniya mezhdu suhimi poverhnostyami ZhurnalyTrenie Iznos Smazka zhurnal o trenii Trenie i Iznos zhurnal o trenii izdayotsya Nacionalnoj Akademiej Nauk Belarusi s 1980 g Journal of Tribology Arhivnaya kopiya ot 16 yanvarya 2013 na Wayback Machine mezhdunarodnyj zhurnal o trenii Wear mezhdunarodnyj zhurnal o trenii i iznose Tablicy koefficientov treniya chislennye znacheniya koefficientov treniya LiteraturaV Vikislovare est statya trenie Zajcev A K Osnovy ucheniya o trenii iznose i smazke mashin Chast 1 Trenie v mashinah Teoriya raschet i konstrukciya podshipnikov i podpyatnikov skolzheniya Mashgiz M L 1947 256 s Zajcev A K Osnovy ucheniya o trenii iznose i smazke mashin Chast 2 Iznos materialov Klassifikaciya vidov iznosa metodov i mashin dlya laboratornogo ispytaniya materialov na iznos mashiny i proizvodstvennye na nih issledovaniya Mashgiz M L 1947 220 s Zajcev A K Osnovy ucheniya o trenii iznose i smazke mashin Chast 3 Iznos mashin Iznos mashin i detalej i sposoby borby s ih iznosom Mashgiz M L 1947 164 s Zajcev A K A Kononov Maksimovich Osnovy ucheniya o trenii iznose i smazke mashin Chast 4 Smazka mashin Mashgiz M L 1948 279 s Sarynchev E S Osnovy Sovetskoj Fiziki 1930 1932 Archbutt L Deeley R M Lubrication and Lubicants London 1927 Archbyutt L Dilej R M Trenie smazka i smazochnye materialy Rukovodstvo po teorii i praktike smazki i po metodam ispytaniya smazochnyh materialov Gosgorgeolneftizdat L 1934 703 s 2 e izd pererab i dop M L Gostoptehizdat 1940 824 s Deryagin B V Chto takoe trenie M Izd AN SSSR 1963 Osnovy teorii sistem s treniem A P Ivanov M Izhevsk NIC RHD IKI 2011 304 s Predislovie avtora obnarod v kachestve anonsa k knige Nelinejnaya dinamika 2010 T 6 4 S 913 916 Kragelskij I V Shedrov V S Razvitie nauki o trenii Suhoe trenie M Izd AN SSSR 1956 Frolov K V red Sovremennaya tribologiya Itogi i perspektivy LKI 2008 Bowden F P Tabor D The Friction and Lubrication of Solids Oxford University Press 2001 Persson Bo N J Sliding Friction Physical Principles and Applications Springer 2002 Popov V L Kontaktmechanik und Reibung Ein Lehr und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation Springer 2009 Rabinowicz E Friction and Wear of Materials Wiley Interscience 1995 PrimechaniyaNa russkom Erin Yu Sverhprovodimost umenshaet silu treniya neopr Elementy ru 15 fevralya 2011 Data obrasheniya 26 fevralya 2011 Arhivirovano 22 avgusta 2011 goda Na drugih yazykah Zinovev V A Kratkij tehnicheskij spravochnik Tom 1 M Gosudarstvennoe izdatelstvo tehniko teoreticheskoj literatury 1949 S 296 Air Brake Association The Principles and Design of Foundation Brake Rigging Air brake association 1921 P 5 Arhivnaya kopiya ot 18 sentyabrya 2021 na Wayback Machine Hanaor D 2016 Static friction at fractal interfaces Tribology International 93 229 238 arXiv 2106 01473 doi 10 1016 j triboint 2015 09 016 Arhivirovano 16 maya 2022 Data obrasheniya 18 sentyabrya 2021 Dowson Duncan History of Tribology 2nd Professional Engineering Publishing 1997 ISBN 978 1 86058 070 3 Valentin L Popov 2014 01 17 Generalized law of friction between elastomers and differently shaped rough bodies Sci Rep 4 doi 10 1038 srep03750 PMID 24435002 Dienwiebel Martin 2004 Superlubricity of Graphite PDF Phys Rev Lett 92 12 Bibcode 2004PhRvL 92l6101D doi 10 1103 PhysRevLett 92 126101 PMID 15089689 Arhivirovano PDF 17 sentyabrya 2011 Data obrasheniya 18 sentyabrya 2021 multi scale origins of static friction Arhivnaya kopiya ot 18 sentyabrya 2021 na Wayback Machine 2016 Greenwood J A and JB Williamson 1966 Contact of nominally flat surfaces Proceedings of the Royal Society of London A Mathematical Physical and Engineering Sciences 295 1442 Nakano K 10 dekabrya 2020 Dynamic stiction without static friction The role of friction vector rotation Physical Review E 102 6 063001 doi 10 1103 PhysRevE 102 063001 Bhavikatti S S Engineering Mechanics S S Bhavikatti K G Rajashekarappa New Age International 1994 P 112 ISBN 978 81 224 0617 7 Arhivnaya kopiya ot 18 sentyabrya 2021 na Wayback Machine Beer Ferdinand P Vector Mechanics for Engineers Ferdinand P Beer Johnston McGraw Hill 1996 P 397 ISBN 978 0 07 297688 5 Sheppard Sheri Statics Analysis and Design of Systems in Equilibrium Sheppard Sheri Tongue Benson H Anagnos Thalia Wiley and Sons 2005 ISBN 978 0 471 37299 8 Meriam James L Engineering Mechanics Statics Meriam James L Kraige L Glenn Palm William John Wiley and Sons 2002 ISBN 978 0 471 40646 4 Feynman Richard P The Feynman Lectures on Physics Vol I p 12 5 neopr Addison Wesley Data obrasheniya 16 oktyabrya 2009 Arhivirovano 10 marta 2021 goda Persson B N 2002 Theory of rubber friction Nonstationary sliding PDF Physical Review B 65 13 134106 Bibcode 2002PhRvB 65m4106P doi 10 1103 PhysRevB 65 134106 Arhivirovano PDF 18 sentyabrya 2021 Data obrasheniya 18 sentyabrya 2021 Beatty William J Recurring science misconceptions in K 6 textbooks neopr Data obrasheniya 8 iyunya 2007 Arhivirovano 7 iyunya 2011 goda Persson B N J Sliding friction physical principles and applications Springer 2000 ISBN 978 3 540 67192 3 Arhivnaya kopiya ot 18 sentyabrya 2021 na Wayback Machine Makkonen L 2012 A thermodynamic model of sliding friction AIP Advances 2 1 Bibcode 2012AIPA 2a2179M doi 10 1063 1 3699027 Nichols Edward Leamington The Elements of Physics Edward Leamington Nichols William Suddards Franklin Macmillan 1898 Vol 1 P 101 Arhivnaya kopiya ot 1 avgusta 2020 na Wayback Machine Ternes Markus 22 fevralya 2008 The Force Needed to Move an Atom on a Surface PDF Science 319 5866 1066 1069 Bibcode 2008Sci 319 1066T doi 10 1126 science 1150288 PMID 18292336 Arhivirovano PDF 17 avgusta 2021 Data obrasheniya 18 sentyabrya 2021 Friction theory and coefficients of friction for some common materials and materials combinations neopr Data obrasheniya 1 yanvarya 2015 Arhivirovano 3 dekabrya 2013 goda Chatterjee Sudipta 2008 Tribological Properties of Pseudo elastic Nickel titanium Thesis University of California pp 11 12 ISBN 9780549844372 ProQuest Classical Greek philosophers like Aristotle Pliny the Elder and Vitruvius wrote about the existence of friction the effect of lubricants and the advantages of metal bearings around 350 B C a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite thesis title Shablon Cite thesis cite thesis a Vikipediya Obsluzhivanie CS1 url status ssylka Fishbane Paul M Physics for Scientists and Engineers Paul M Fishbane Stephen Gasiorowicz Stephen T Thornton Extended Englewood Cliffs New Jersey Prentice Hall 1993 Vol I P 135 Themistius first stated around 350 B C that kinetic friction is weaker than the maximum value of static friction ISBN 978 0 13 663246 7 Hecht Eugene Physics Algebra Trig 3rd Cengage Learning 2003 ISBN 9780534377298 Sambursky Samuel The Physical World of Late Antiquity Princeton University Press ISBN 9781400858989 Armstrong Helouvry Brian Control of machines with friction USA Springer 1991 P 10 ISBN 978 0 7923 9133 3 Arhivnaya kopiya ot 18 sentyabrya 2021 na Wayback Machine van Beek Anton History of Science Friction neopr tribology abc com Data obrasheniya 24 marta 2011 Arhivirovano 7 avgusta 2011 goda Hutchings Ian M 2016 Leonardo da Vinci s studies of friction PDF Wear 360 361 51 66 doi 10 1016 j wear 2016 04 019 Arhivirovano PDF 31 avgusta 2021 Data obrasheniya 18 sentyabrya 2021 Hutchings Ian M 15 avgusta 2016 Leonardo da Vinci s studies of friction Wear 360 361 51 66 doi 10 1016 j wear 2016 04 019 Arhivirovano 18 sentyabrya 2021 Data obrasheniya 18 sentyabrya 2021 Kirk Tom Study reveals Leonardo da Vinci s irrelevant scribbles mark the spot where he first recorded the laws of friction neopr phys org 22 iyulya 2016 Data obrasheniya 26 iyulya 2016 Arhivirovano 25 iyulya 2016 goda Popova Elena 1 iyunya 2015 The research works of Coulomb and Amontons and generalized laws of friction Friction angl 3 2 183 190 doi 10 1007 s40544 015 0074 6 Forest de Belidor Bernard Richtige Grund Satze der Friction Berechnung Arhivnaya kopiya ot 27 aprelya 2021 na Wayback Machine Correct Basics of Friction Calculation 1737 in German Leonhard Euler neopr Friction Module Nano World Data obrasheniya 25 marta 2011 Arhivirovano iz originala 7 maya 2011 goda Goedecke Andreas Transient Effects in Friction Fractal Asperity Creep Springer Science and Business Media 2014 P 3 ISBN 978 3709115060 Arhivnaya kopiya ot 18 sentyabrya 2021 na Wayback Machine Fleeming Jenkin amp James Alfred Ewing 1877 On Friction between Surfaces moving at Low Speeds Arhivnaya kopiya ot 18 sentyabrya 2021 na Wayback Machine Philosophical Magazine Series 5 volume 4 pp 308 10 link from Biodiversity Heritage Library

NiNa.Az

NiNa.Az - Абсолютно бесплатная система, которая делится для вас информацией и контентом 24 часа в сутки.
Взгляните
Закрыто