Annotare da cosa dipende il coefficiente di attrito radente. Forze di attrito

Alla domanda: da cosa dipende il coefficiente di attrito radente? dato dall'autore europeo la risposta migliore è dal materiale superficiale
sulla rugosità della superficie (liscia o meno)
facile da controllare...
1) slitte in alluminio su neve o asfalto...
2) due blocchi di legno - lucidati o appena segati...

Risposta da Ilya Eremin[novizio]
La forza di attrito radente è la forza che si genera tra i corpi in contatto durante il loro movimento relativo. Se non è presente uno strato liquido o gassoso (lubrificante) tra i corpi, tale attrito viene chiamato secco. Altrimenti l'attrito si chiama "fluido". Una caratteristica dell'attrito a secco è la presenza di attrito statico.
È stato sperimentalmente stabilito che la forza di attrito dipende dalla forza di pressione dei corpi uno sull'altro (forza di reazione del supporto), dai materiali delle superfici di sfregamento, dalla velocità del movimento relativo e non dipende dall'area di contatto. (Ciò può essere spiegato dal fatto che nessun corpo è assolutamente piatto. Pertanto, l'area di contatto reale è molto più piccola di quella osservata. Inoltre, aumentando l'area, riduciamo la pressione specifica dei corpi l'uno sull'altro.) Il valore che caratterizza le superfici di sfregamento è chiamato coefficiente di attrito ed è indicato più spesso Lettera latina"k" o Lettera greca"μ". Dipende dalla natura e dalla qualità della lavorazione delle superfici di sfregamento. Inoltre, il coefficiente di attrito dipende dalla velocità. Tuttavia, molto spesso questa dipendenza è espressa debolmente e se non è richiesta una maggiore precisione di misurazione, k può essere considerato costante.
In prima approssimazione, l’entità della forza di attrito radente può essere calcolata utilizzando la formula:
, Dove
- coefficiente di attrito radente,
- forza di reazione normale del terreno.
Secondo la fisica dell’interazione, l’attrito è solitamente suddiviso in:
A secco, quando i solidi interagenti non sono separati da strati/lubrificanti aggiuntivi - un caso molto raro nella pratica. Caratteristica caratteristica distintiva attrito secco: la presenza di una significativa forza di attrito statico.
Asciugare con lubrificante secco (polvere di grafite)
Liquido, durante l'interazione di corpi separati da uno strato di liquido o gas (lubrificante) di vario spessore - di norma, si verifica durante l'attrito volvente, quando i corpi solidi sono immersi in un liquido;
Misto, quando l'area di contatto contiene zone di attrito secco e liquido;
Di confine, quando la zona di contatto può contenere strati e zone di diversa natura (film di ossido, liquido, ecc.) è il caso più comune di attrito radente.
A causa della complessità dei processi fisico-chimici che si verificano nella zona di interazione di attrito, i processi di attrito fondamentalmente non possono essere descritti utilizzando i metodi della meccanica classica.
Nei processi meccanici avviene sempre una trasformazione, in misura maggiore o minore. movimento meccanico in altre forme di movimento della materia (il più delle volte nella forma termica di movimento). In quest'ultimo caso, le interazioni tra i corpi sono chiamate forze di attrito.
Esperimenti con il movimento di vari corpi in contatto (solidi su solidi, solidi in liquido o gas, liquido in gas, ecc.) con diversi stati delle superfici di contatto mostrano che le forze di attrito compaiono durante il movimento relativo dei corpi in contatto e sono dirette contro il vettore velocità relativa tangenzialmente alle superfici di contatto. In questo caso si verifica sempre il riscaldamento dei corpi interagenti.
Le forze di attrito sono le interazioni tangenziali tra corpi in contatto che si verificano durante il loro movimento relativo. Le forze di attrito che si verificano durante il movimento relativo di vari corpi sono chiamate forze di attrito esterne.
Le forze di attrito si verificano anche durante il movimento relativo di parti dello stesso corpo. L'attrito tra gli strati di uno stesso corpo si chiama attrito interno.
Nei movimenti reali si verificano sempre forze di attrito di maggiore o minore entità. Pertanto, quando si redigono le equazioni del moto, in senso stretto, bisogna sempre introdurre la forza di attrito F tr nel numero delle forze agenti sul corpo.
Un corpo si muove in modo uniforme e rettilineo quando una forza esterna bilancia la forza di attrito che si genera durante il movimento.
Per misurare la forza di attrito che agisce su un corpo è sufficiente misurare la forza che deve essere applicata al corpo affinché si muova senza accelerazione.

Forza di attritoè la forza che si verifica quando un corpo si muove sulla superficie di un altro. È sempre diretto in senso opposto alla direzione del movimento. La forza di attrito è direttamente proporzionale alla forza pressione normale sulle superfici di sfregamento e dipende dalle proprietà di queste superfici. Le leggi dell'attrito sono legate all'interazione elettromagnetica che esiste tra i corpi.

Distinguere tra attrito esterno E interno.

Attrito esterno si verifica quando vi è movimento relativo di due corpi solidi in contatto (attrito radente o attrito statico).

Attrito interno osservato durante il movimento relativo di parti dello stesso corpo solido (ad esempio liquido o gas).

Distinguere Asciutto e liquido (o viscoso) attrito.

Attrito secco avviene tra le superfici dei solidi in assenza di lubrificazione.

Liquido(viscoso) è l'attrito tra un mezzo solido e un mezzo liquido o gassoso o i suoi strati.

L'attrito secco, a sua volta, è diviso in attrito scontrino e attrito rotolamento.

Consideriamo le leggi dell'attrito secco (Fig. 4.5).

Riso. 4.5

Riso. 4.6

Agiamo su un corpo giacente su un piano stazionario con una forza esterna, aumentandone gradualmente il modulo. Inizialmente il blocco rimarrà immobile, il che significa che la forza esterna è bilanciata da una forza diretta tangenzialmente alla superficie di sfregamento, opposta alla forza. In questo caso c'è la forza di attrito statico.

È stato stabilito che la massima forza di attrito statico non dipende dall'area di contatto tra i corpi ed è approssimativamente proporzionale al modulo forze di pressione normali N:

μ 0 – coefficiente di attrito statico, a seconda della natura e delle condizioni delle superfici di sfregamento.

Quando il modulo della forza esterna, e quindi il modulo della forza di attrito statico, supera il valore F 0, il corpo inizierà a scivolare lungo il supporto - attrito statico F l'attrito sarà sostituito dall'attrito radente F sk (Fig. 4.6):

Ftr = µ N,

(4.4.1)

Dove μ è il coefficiente di attrito radente.

L'attrito volvente si verifica tra un corpo sferico e la superficie su cui rotola. La forza di attrito volvente obbedisce alle stesse leggi della forza di attrito radente, ma il coefficiente di attrito è μ; qui c'è molto meno.

Diamo uno sguardo più da vicino alla forza di attrito radente su un piano inclinato (Fig. 4.7).

Un corpo situato su un piano inclinato con attrito secco è soggetto a tre forze: gravità, forza di reazione normale al supporto e forza di attrito secco. La forza è la risultante delle forze e ; è diretto verso il basso lungo il piano inclinato. Dalla fig. 4.7 è chiaro che

F =mg peccato α, N =mg cosα.

Riso. 4.7

Se – il corpo rimane immobile su un piano inclinato. L'angolo di inclinazione massimo α è determinato dalla condizione ( F tr) massimo = F o μ mg cosα = mg sinα, quindi, tan α max = μ, dove μ è il coefficiente di attrito a secco.

F tr = μ N = mg cosα,
F =mg sinα.

Quando α > α max il corpo rotolerà con accelerazione

un = g(senα - μcosα),
F ck = mamma = F-F tr.

Se potenza extra F al corpo viene applicata una forza esterna diretta lungo il piano inclinato, quindi l'angolo critico α max e l'accelerazione del corpo dipenderanno dall'entità e dalla direzione di questa forza esterna.

Studio della dipendenza della forza di attrito dalla superficie di contatto tra corpi

Esploriamo da cosa dipende la forza di attrito. Per fare questo utilizzeremo una tavola di legno liscia, un blocco di legno e un dinamometro.

Immagine 1.

Per prima cosa controlliamo se la forza di attrito dipende dalla superficie di contatto tra i corpi. Posiziona il blocco su una tavola orizzontale con il bordo rivolto verso vasta area superfici. Avendo attaccato un dinamometro al blocco, aumenteremo gradualmente la forza diretta lungo la superficie della tavola e noteremo il valore massimo della forza di attrito statico. Quindi posizioniamo lo stesso blocco su un'altra faccia con una superficie più piccola e misuriamo nuovamente il valore massimo della forza di attrito statico. L'esperienza dimostra che il valore massimo della forza di attrito statico non dipende dalla superficie di contatto tra i corpi.

Ripetendo le stesse misurazioni a moto uniforme blocco sulla superficie della tavola, siamo convinti che anche la forza di attrito radente non dipenda dalla superficie di contatto dei corpi.

Studio della dipendenza della forza di attrito dalla forza di pressione

Posizioniamo un secondo blocco dello stesso tipo sul primo blocco.

Figura 2.

In questo modo aumenteremo la forza perpendicolare alla superficie di contatto del corpo e del tavolo (si chiama forza di pressione~$\overline(P)$). Se ora misuriamo nuovamente la forza massima di attrito statico, vedremo che è raddoppiata. Avendone posizionato un terzo su due barre, troviamo che la forza massima di attrito statico è triplicata.

Sulla base di tali esperimenti, possiamo concludere che il valore massimo del modulo della forza di attrito statico è direttamente proporzionale alla forza di pressione.

L'interazione tra il corpo e il supporto provoca la deformazione sia del corpo che del supporto.

La forza elastica $\overline(N)$ che risulta dalla deformazione del supporto e che agisce sul corpo è chiamata forza di reazione del supporto. Secondo la terza legge di Newton, la forza di pressione e la forza di reazione del supporto sono uguali in grandezza e opposte in direzione:

Figura 3.

Pertanto, la conclusione precedente può essere formulata come segue: il modulo della massima forza di attrito statico è proporzionale alla forza di reazione del supporto:

La lettera greca $\mu$ denota il coefficiente di proporzionalità, chiamato coefficiente di attrito (rispettivamente riposo o scorrimento).

L'esperienza dimostra che il modulo della forza di attrito radente $F_(mp) $, così come il modulo della forza di attrito statico massima, è proporzionale al modulo della forza di reazione del supporto:

Il valore massimo della forza di attrito statico è approssimativamente uguale alla forza di attrito radente e anche i coefficienti di attrito statico e radente sono approssimativamente uguali.

Il coefficiente di proporzionalità adimensionale $\mu$ dipende da:

• dalla natura delle superfici di sfregamento;
• dallo stato delle superfici di sfregamento, in particolare dalla loro rugosità;
• nel caso dello scorrimento il coefficiente di attrito è funzione della velocità.

Esempio 1

Determinare lo spazio minimo di frenata di un'auto che inizia a frenare su un tratto orizzontale dell'autostrada ad una velocità di $20$ m/s. Il coefficiente di attrito è 0,5.

Dati: $v=20$ m/s, $\mu =0,5$.

Trova: $S_(\min ) $-?

Soluzione: lo spazio di frenata dell'auto avrà un valore minimo in corrispondenza del valore massimo della forza di attrito. Il modulo del valore massimo della forza di attrito è pari a:

\[(F_(mp))_(\max ) =\mu mg\]

Il vettore forza $F_(mp) $durante la frenata ha direzione opposta ai vettori velocità $\overline(v)_(0) $e spostamento $\overline(S)$.

Nel caso di moto rettilineo uniformemente accelerato, la proiezione dello spostamento $S_(x) $ dell'auto sull'asse parallelo al vettore velocità $\overline(v)_(0) $ dell'auto è pari a:

Passando ai moduli delle quantità, otteniamo:

Il valore temporale può essere trovato dalla condizione:

\ \

Quindi per il modulo di spostamento otteniamo:

$a=\frac((F_(mp))_(\max ) )(m) =\frac(\mu mg)(m) =\mu g$, allora

$S_(\min ) =\frac(v_(0) ^(2) )(2\mu g) \circa 40$m.

Risposta: $S_(\min ) =40$m.

Esempio 2

Quale forza deve essere applicata in direzione orizzontale a una locomotiva diesel del peso di 8$t per ridurre la sua velocità di 0,3$ m/s in $5$ secondi? Il coefficiente di attrito è $ 0,05.$

Dati: $m=8000$ kg, $\Delta v=0,3$ m/s, $\mu =0,05$.

Trova: $F$-?

Figura 4.

Scriviamo l'equazione del moto del corpo:

Proiettiamo forze e accelerazione sull'asse x:

Poiché $F_(mp) =\mu mg$ e $a=\frac(v-v_(0) )(t) =\frac(\Delta v)(t) $, otteniamo:

$F=m(\frac(\Delta v)(t) -\mu g)=3440$Ý

Attrito- il processo di interazione meccanica dei corpi in contatto durante il loro spostamento relativo nel piano di contatto ( attrito esterno) o con spostamento relativo di strati paralleli di liquido, gas o solido deformabile ( attrito interno o viscosità). Più avanti in questo articolo, l'attrito si riferisce solo all'attrito esterno. Lo studio dei processi di attrito è una branca della fisica chiamata meccanica dell'interazione di attrito, o tribologia.

Forza di attrito [ | ]

L'attrito è una forza che si verifica quando due corpi entrano in contatto e ne impedisce il movimento relativo. La causa dell'attrito è la rugosità delle superfici di sfregamento e l'interazione delle molecole di queste superfici. La forza di attrito dipende dal materiale delle superfici di sfregamento e dalla forza con cui queste superfici vengono premute l'una contro l'altra. Nei modelli più semplici di attrito (legge di Coulomb per l'attrito), si ritiene che la forza di attrito sia direttamente proporzionale alla forza della reazione normale tra le superfici di sfregamento. In generale, a causa della complessità dei processi fisici e chimici che si verificano nella zona di interazione dei corpi di sfregamento, i processi di attrito fondamentalmente non possono essere descritti utilizzando modelli semplici meccanica classica.

Tipi di forza di attrito[ | ]

In presenza di movimento relativo di due corpi in contatto, le forze di attrito che si generano durante la loro interazione possono essere suddivise in:

La natura dell'interazione frizionale[ | ]

In fisica, l’interazione dell’attrito è solitamente divisa in:

• Asciutto, quando i solidi interagenti non sono separati da strati/lubrificanti aggiuntivi (compresi i solidi lubrificanti) - un caso molto raro nella pratica, una caratteristica distintiva dell'attrito a secco è la presenza di una forza di attrito statico significativa;
• confine quando la zona di contatto può contenere strati e zone di diversa natura (film di ossido, liquido, ecc.) - il caso più comune di attrito radente;
• misto quando l'area di contatto contiene aree di attrito secco e liquido;
• liquido (viscoso), durante l'interazione di corpi separati da uno strato di solido (polvere di grafite), liquido o gas (lubrificante) di spessore variabile - di norma, si verifica durante l'attrito volvente, quando i corpi solidi sono immersi in un liquido, la quantità di materiale viscoso l'attrito è caratterizzato dalla viscosità del mezzo;
• elastoidrodinamica(viscoelastico), quando l'attrito interno nel lubrificante è di importanza decisiva, avviene con aumento velocità relative movimento.

Legge di Amonton-Coulomb[ | ]

La caratteristica principale dell'attrito è Coefficiente di attrito μ (\displaystyle \mu ), determinato dai materiali di cui sono costituite le superfici dei corpi interagenti.

Nei casi più semplici, la forza di attrito F (\displaystyle F) e carico normale (o forza normale reazioni) N n o r m a l (\displaystyle N_(normal)) vincolato dalla disuguaglianza

| F | ⩽ μ N n o r m un l , (\displaystyle |F|\leqslant \mu (N_(normale)),)

Legge di Amonton-Coulomb che tiene conto dell'adesione[ | ]

Per la maggior parte delle coppie di materiali, il valore del coefficiente di attrito μ (\displaystyle \mu ) non supera 1 ed è compreso tra 0,1 e 0,5. Se il coefficiente di attrito supera 1 (μ > 1) (\displaystyle (\mu >1)), ciò significa che esiste una forza tra i corpi in contatto adesione N a d h e S io o n (\displaystyle N_(adesione)) e la formula per il calcolo del coefficiente di attrito cambia in

μ = (F f r i c t i o n + F a d h e S io o n) / N n o r m a l (\displaystyle \mu =(F_(attrito)+F_(adesione))/(N_(normale))).

Valore dell'applicazione[ | ]

Attrito nei meccanismi e nelle macchine[ | ]

Nella maggior parte dei meccanismi tradizionali (motori a combustione interna, automobili, ingranaggi, ecc.), l'attrito gioca un ruolo negativo, riducendo l'efficienza del meccanismo. Per ridurre la forza di attrito vengono utilizzati vari oli e lubrificanti naturali e sintetici. IN meccanismi moderni A questo scopo viene utilizzata anche la spruzzatura di rivestimenti (film sottili) sulle parti. Con la miniaturizzazione dei meccanismi e la creazione di sistemi microelettromeccanici (MEMS) e sistemi nanoelettromeccanici (NEMS), la quantità di attrito rispetto alle forze che agiscono nel meccanismo aumenta e diventa molto significativa (μ ⩾ 1) (\displaystyle (\mu \geqslant 1)) e allo stesso tempo non può essere ridotto utilizzando lubrificanti convenzionali, il che suscita un notevole interesse teorico e pratico da parte di ingegneri e scienziati in questo settore. Per risolvere il problema dell'attrito, vengono creati nuovi metodi per ridurlo nell'ambito della tribologia e della scienza delle superfici (Inglese).

Presa superficiale[ | ]

La presenza di attrito fornisce la capacità di muoversi lungo la superficie. Quindi, quando si cammina, è a causa dell'attrito che la suola aderisce al pavimento, provocando la repulsione dal pavimento e il movimento in avanti. Allo stesso modo è garantita l'adesione delle ruote di un'auto (motocicletta) al fondo stradale. In particolare, nuove forme e tipi speciali gomma per pneumatici e le auto da corsa sono dotate di ali che premono più saldamente l'auto sulla pista.

COEFFICIENTE D'ATTRITO

COEFFICIENTE D'ATTRITO, caratteristica quantitativa la forza necessaria per far scivolare o spostare un materiale sulla superficie di un altro. Se indichiamo il peso di un oggetto come N e il coefficiente di ATTRITO come m, allora la forza (F) richiesta per spostare un oggetto su una superficie piana senza accelerazione è F = mN. Il coefficiente di attrito statico determina la forza necessaria per avviare il movimento; Il coefficiente di attrito cinetico (attrito del movimento) determina la (minore) forza richiesta per mantenere il movimento.

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico.

Scopri cos'è "COEFFICIENTE DI ATTRITO" in altri dizionari:

Coefficiente di attrito- Il rapporto tra la forza di attrito di due corpi e la forza normale che preme questi corpi l'uno contro l'altro. [GOST 27674 88] Argomenti: attrito, usura e lubrificazione EN coefficiente di attrito ...

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L'attrito è il processo di interazione dei corpi solidi durante il loro movimento relativo (spostamento) o durante il movimento solido in mezzi liquidi o gassosi. Altrimenti detta interazione frizionale. Studiare i processi di attrito... ... Wikipedia

Coefficiente di attrito Coefficiente di attrito. Il rapporto adimensionale tra la forza di attrito (F) tra due corpi e la forza normale (N) che comprime questi corpi: (o f = F/N). (Fonte: "Metalli e leghe. Directory." A cura di Yu.P. Solntsev; NPO... ... Dizionario dei termini metallurgici

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