- •Министерство образования Республики Беларусь
- •2.2.Трение покоя.
- •2.3.Трение скольжения
- •2.4.Трение качения
- •3.Методика определения коэффициента трения качения
- •4.Задание
- •2.2. Закономерности движения реальной жидкости в цилиндрической трубе
- •2.3. Движение тел в жидкостях
- •3. Методика выполнения работы
- •3.1. Определение вязкости жидкости методом Стокса
- •3.2. Определение числа Рейнольдса, соответствующего переходу от ламинарного течения жидкости к турбулентному
- •3.3. Описание лабораторной установки
- •3.3.1. Определение вязкости жидкости методом Стокса
- •3.3.2. Определение числа Рейнольдса, соответствующего переходу от ламинарного течения жидкости к турбулентному
- •3.4. Задание
- •3.4.1. Определение вязкости жидкости методом Стокса
- •3.4.2. Определение числа Рейнольдса, соответствующего переходу от ламинарного течения жидкости к турбулентному
- •4. Контрольные вопросы
- •5. Литература
2.2.Трение покоя.
Осуществовании сил трения покоя, действующих на соприкасающиеся тела при их относительном покое, свидетельствует такой опытный факт, что для приведения в движение одного из соприкасающихся твердых тел к нему необходимо приложить в направлении движения внешнюю силу, превышающую некоторую определенную величину, характерную для данных соприкасающихся тел. Если внешняя сила недостаточно велика, то, несмотря на её действие, тело остается в покое, так как эта сила уравновесится силой трения покоя.
Пусть некоторое тело покоится на горизонтальной поверхности, и нему приложена внешняя сила F (рис.1), на него также действуют сила тяжести mg и сила реакции опоры N. Так как тело находится в покое, то согласно I закону Ньютона, векторная сумма всех внешних сил равна нулю, т.е:
И взяв проекции этих сил на направление возможного перемещения (вдоль плоскости соприкосновения, ось x), получим:
.
Таким образом, сила трения покоя – неоднозначная величина: с изменением внешней силы F соответственно изменяется и сила трения покоя. Если на тело внешняя сила F не действует, то сила трения fтр также равна нулю. Но сила трения покоя может изменять свою величину лишь до некоторого максимального значения fтр_max, и согласно опытному закону Амонтона и Кулона:
где ’ – коэффициент трения покоя. Для рассмотренного на рисунке 1 примера: .
2.3.Трение скольжения
Когда горизонтальная составляющая внешней силы F окажется по величине больше fтр_max, то неизбежно возникает скольжение данного тела по поверхности соприкасающегося с ним другого тела. Опыт показывает, что силы трения скольжения зависят от относительной скорости скольжения (Рис.2). Вначале с возрастанием относительной скорости величина сил трения скольжения fтр несколько уменьшается, а затем при дальнейшем возрастании , величина сил трения так же медленно начинает возрастать. Возрастание величины сил трения с уменьшением относительной скорости скольжения, после того как она уже стала достаточно малой, проявляется, например, при торможении поездов, трамваев и т.д., поэтому для более плавного уменьшения скорости тел торможение производится с несколькими перерывами. Однако величина сил трения скольжения изменяется с изменением относительной скорости настолько слабо, что часто её считают не зависящей от относительной скорости (рис.2., прерывистая линия).
Величина сил внешнего трения как при скольжении, так и при покое зависит от материалов тел, состояния их соприкасающихся поверхностей ( от их шероховатости), а также от величины силы реакции N одного из тел на другое. Влияние указанных факторов на величины сил внешнего трения экспериментально исследовали Амонтон и Кулон. Они установили закон выполняющийся для сил трения скольжения и для максимальной силы трения покоя. Суть этого закона: величина силы трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей и пропорциональна силе реакции опоры:
где – коэффициент трения скольжения, величина безразмерная, зависит от материалов соприкасающихся тел, состояния их поверхностей, величины относительной скорости. В настоящее время при соприкосновении достаточно гладких поверхностей необходимо учитывать вклад сил межмолекулярного взаимодействия.