Что такое трение

Что такое трение

Недавно меня попросили разобраться с одной проблемой в установке, которая чрезмерно нагревалась вследствие интенсивного трения. Это достаточно распространенная проблема, поэтому необходимо понять, какие факторы оказывают на нее влияние.  В этой статье я расскажу, как трение возникает и как его измерить.

Определение трения

Трение — это сопротивление, возникающее во время трения одного материала по поверхности другого. Это физическое явление, возникающее между двумя различными материалами, которые оказывают сопротивление во время контакта друг с другом. Трение не всегда является проблемой.Оно также может быть важным элементом в создании движения.Сила, которая требуется для перемещения объекта, несколько превышает силу, которая удерживает объект на месте. Поэтому следует различать статическое и кинематическое трение. Сведения о различии между двумя видами трения

Ниже приводится краткий список важных факторов, определяющих физическую сущность движения, вызываемого трением.

m = масса [кг], вес объекта

Fn = нормальная сила [Н]: сила, обусловленная массой материала и воздействующая на опорную поверхность.

Fa = сила сдвига [Н]: сила, движущая материал по опорной поверхности (активная сила).

Ff = сила трения [Н]: сила потенциального сопротивления, действующая против движения объекта по опорной поверхности (реактивная сила)

g = 9,81 м/с2, ускорение свободного падения, используемое для преобразования массы (кг) в силу (ньютон)

Причины трения

В основном трение обусловлено шероховатостью поверхности объектов, контактирующих друг с другом. В общем случае чем больше шероховатость поверхности, тем больше сила трения. Однако если обе поверхности становятся сверхгладкими, то трение, вызываемое молекулярными связями, начинает выполнять определенную функцию, часто превышая механическую силу трения. Как правило, это относится к мягким материалам, таким как резина и другим податливым пластиковым материалам. Под действием давления мягкие материалы деформируются, в свою очередь деформация вызывает повышение силы трения.

Коэффициент трения

Коэффициент трения (m) — это отношение силы трения (FF) к нормальной силе (FN):
Соотношение, приведенное выше, называется законом трения Кулона (Кулон — французский физик, 1726–1806). Несмотря на то, что коэффициент трения — безразмерная величина (сила, деленная на силу), справедливость закона можно легко проверить. Потяните объект (например, книгу) с помощью безмена по чистой поверхности и проверьте по шкале значение силы сдвига (FA). Если это измерение повторить с двойной нагрузкой (например, две книги), сила сдвига также увеличится вдвое.

Метод определения коэффициента трения

Используя безмен (см. выше), можно легко определить приблизительное значение коэффициента трения между транспортерной лентой и определенной поверхностью. Существует физически корректный метод (пример «а»), а также несколько некорректный, но применимый на практике метод (пример «б»).

a) Пример физически корректной методики

Масса объекта m = 1 кг (масса измеряется в кг)
Измеренная сила сдвига FA = 4,9 Н (сила измеряется в ньютонах)

 

 

б) Пример несколько некорректной, но применимой на практике методики

Масса объекта m = 1 кг (масса измеряется в кг)
Измеренная сила сдвига FA = 0,5 Н (сила измеряется в ньютонах)

 

 

Общие правила

Ниже приводятся общие правила, касающиеся трения, а также описание простых тестов, которые можно использовать для экспериментов с разными величинами сопротивления.

Правило 1:
Коэффициент трения всегда зависит от состояния поверхностей обоих контактирующих объектов (состава материала, шероховатости поверхностей).

Тест.Применяя одинаковое давление, потрите друг о друга различные объекты, например ластик, пачку сигарет, монету, образец транспортерной ленты, стекло, фрагмент грубой ткани, — в каждом случае сопротивление будет различным!

Правило 2:
Коэффициент трения в значительной степени зависит от состояния поверхности (чистота, сухость).

Тест.Применяя одинаковое давление, потрите друг о друга два объекта.Сначала потрите эти объекты в сухом состоянии, затем на контактные поверхности нанесите несколько капель воды и снова потрите эти объекты — вы почувствуете, что величины сопротивления в обоих случаях будут различаться!

Правило 3:
Коэффициент трения не зависит от площади контакта между двумя объектами.

Тест.Используя безмен, потяните по одинаковой поверхности предметы из одинакового материала и одинаковой массы, но с разной площадью контактной поверхности — в каждом случае сила сдвига будет одинаковой!

Как видите, трение — это техническое понятие, но я надеюсь, что эта статья помогла понять основные факторы этого явления. Если у вас возникли вопросы касательно данной темы, обращайтесь к нам — мы будем рады предоставить дополнительную информацию.

 

 

8 февраля 2018  |  Опубликовано

René Grevengoed

Рене Гревенгод является прикладным инженером и работает в нидерландском отделении Habasit с 1996 года. Он говорит на голландском языке (родной язык) и отлично владеет английским. Г-н Гревенгод специализируется на конвейерном оборудовании общего назначения, в том числе на тканевых конвейерных лентах и приводных ремнях. Он компетентен в нескольких отраслях, в том числе в пищевой отрасли, в сфере транспортной переработки грузов, а также в области печати и производства бумаги. Г-н Гревенгод начинал работать в цехах и на объектах монтажа, где получил необходимые навыки, что позволило ему вырасти до уровня специалиста, которым он является сегодня.

Свяжитесь с нами для персональной консультации

Получить консультацию