Katere vrste tornih sil ločimo? Naravoslovne in natančne vede

Trenje - skupek pojavov, ki povzročajo upor gibanju makroskopskih teles med seboj (zunanje trenje) ali elementov istega telesa (notranje trenje), pri katerih se mehanska energija odvaja predvsem v obliki toplote. Zunanje trenje nastane na meji med dvema trdnima telesoma. Notranje trenje se pojavi v tokovih tekočin ali med deformacijo trdne snovi med deli, ki so pomešani drug glede na drugega.

Zunanje trenje (trenje)- pojav odpornosti proti relativnemu gibanju, ki se pojavi med dvema telesoma v kontaktnih območjih njunih površin, tangencialnih nanju. (GOST 2823-94)

1. Vrste zunanjega trenja

V prisotnosti relativnega gibanja dveh teles v stiku lahko sile trenja, ki nastanejo v tem primeru, razdelimo na:

2. Fizična narava

Fizična narava trenja ni popolnoma razumljena. Obstajajo različne znanstvene šole, ki razlagajo naravo trenja z različnih stališč, na primer z vidika fizike kovin, električne narave itd.

Kvantitativno je manifestacija trenja med trdnimi telesi opisana s silo trenja.

Pojav notranjega trenja v tekočinah in plinih imenujemo viskoznost.

3. Disipacija energije

Pri trenju se energija makroskopskega mehanskega gibanja pretvarja v energijo mikroskopskega gibanja atomov in molekul. Človeštvo se je naučilo uporabiti ta učinek za pridobivanje ognja.

4. Elektrifikacija s trenjem

Pri trenju se površine mnogih teles naelektrijo, kar kaže na elektrostatično naravo trenja. Ta postopek se uporablja za ustvarjanje statičnih nabojev. Eden pogostih primerov takšne elektrifikacije s trenjem v sodobnem svetu je elektrifikacija bobna fotokopirnih strojev. Zelo visoke napetosti se lahko ustvarijo s torno elektrifikacijo, kot pri Van de Graaffovem elektrostatičnem generatorju.

5. Maziva

Razlikovati trenje brez maziva(suho trenje) in trenje z mazivom, dovaja v območje trenja. Za zmanjšanje trenja, različne

Že v šolskih letih, v sedmem ali osmem razredu, se vsak človek seznani z novim konceptom dinamične fizike - trenjem. Vendar pa mnogi, ko dozorijo, pozabijo, kako ta sila deluje. Poskusimo razumeti to temo.

Opredelitev pojma

Trenje je pojav, ki ima naslednji pomen: ko dve telesi prideta v stik drug z drugim, nastane na mestu njunega stika posebna interakcija, ki prepreči, da bi se telesi med seboj še naprej gibali. Jasno je, da je mogoče izračunati vrednost interakcije teh teles. Točno to je tisto, kar je kvantitativno značilno za to interakcijo. Če pride do trenja med trdnimi telesi (na primer interakcija knjige s knjižno polico ali jabolka z mizo), potem takšno interakcijo imenujemo suho trenje.

Treba je razumeti, da je trenje sila elektromagnetne narave. To pomeni, da je vzrok te sile interakcija med delci, ki sestavljajo določeno telo.

Kakšno je trenje?

Zahvaljujoč raznolikosti predmetov, ki obstajajo v našem svetu, je mogoče ugotoviti, da ima vsak od njih svojo strukturo in ima posamezne lastnosti. To pomeni, da bo interakcija med različnimi predmeti drugačna. Za pravilno razumevanje bistva in kompetentno rešitev številnih problemov v fiziki je običajno običajno razdeliti tri vrste trenja. Torej, poglejmo vsakega posebej:

• Prvo trenje je statično trenje, ki se pojavi v odsotnosti relativnega gibanja dveh teles. Primere tega lahko vidimo povsod, saj sila, ki nastane zaradi tega trenja, ohranja predmete v ravnovesju. Na primer blago na premikajočem se tekočem traku, žebelj, zabit v steno, ali oseba, ki stoji na tleh.
• Drsno trenje- to je pogojno drugo trenje. Pomen drsenja je definiran takole: ko na telo v ravnotežju deluje sila, ki je večja od sile statičnega trenja, začne delovati sila trenja drsenja in telo se premakne s svojega mesta.
• In končno, kotalno trenje, ki pojasnjuje interakcijo dveh teles, od katerih se eno kotali po površini drugega. Razliko med drsenjem in drsenjem pojasnjujemo s tem, da se s kakršnim koli gibanjem področja telesa premaknejo po dolžini kontaktne površine in namesto pretrganih medmolekularnih vezi nastanejo nove. In v primeru, ko se kolo kotali brez zdrsa, se molekularne vezi pri dvigovanju delov kolesa porušijo veliko hitreje kot pri drsenju. Izkazalo se je, da je sila kotalnega trenja manjša od sile drsenja.

Kje in kako lahko uporabimo trenje?

Trenje je nenadomestljiv pojav, brez katerega ne bi mogli početi osnovnih stvari: hoditi, sedeti ali preprosto držati predmetov v rokah. Zato ne podcenjujte pomena trenja. Kot je rekel francoski fizik Guillaume: "Če ne bi bilo trenja, bi bila naša Zemlja brez ene same hrapavosti, bila bi kot kaplja tekočine."

Morda je najboljši primer, ki najbolj natančno opisuje trenje, delovanje kolesa. Že v starih časih so opazili, da so sile kotalnega trenja veliko manjše od sil drsnega trenja. Nesporne prednosti kotalnega trenja so bile tiste, zaradi katerih so ljudje uporabljali hlode ali valje za premikanje težkih in kosovnih bremen. Sčasoma so ljudje izpopolnili svoje znanje o neverjetnih lastnostih kotalnega trenja, opazovali gibanje predmetov pod vplivom sil trenja in končno izumili kolo! V sodobnem svetu je nemogoče predstavljati življenje brez teh nenadomestljivih delov, saj so kolesa drugi "motor" katerega koli transporta!

Kako izračunati silo trenja?

Kot vsaka druga ima celoštevilske vrednosti. Da bi natančno določili, koliko sile je potrebno za premikanje ali druge vrste dela, je treba izračunati silo statičnega trenja. To običajno počnejo inženirji, ko na primer gradijo tovarne ali izumljajo nove naprave. Vendar se tudi običajni šolarji soočajo z določenimi nalogami, kjer morajo izračunati silo trenja. Če želite izračunati njegovo vrednost, morate uporabiti preprosto formulo: F trenje = K * N, kjer je k koeficient trenja. Vrednost vseh koeficientov je vedno odvisna od površine predmeta, po kateri se telo giblje ali s katero deluje. "N" v naši formuli pomeni silo na telo. Odvisna je predvsem od mase telesa, ki je v stiku z oporno površino.

Izračunajte vrednost sile v nalogi

Recimo, da je na vodoravni deski telo z maso m = 3 kg. med leseno ploščo in telesom je 0,3. Kako najti vrednost sile trenja? Zelo preprosto je, vse kar morate storiti je, da nadomestite naše vrednosti v formulo. Upoštevati morate le, da je N v tem primeru enak teži telesa (po Newtonovem 3. zakonu). Torej je zahtevana sila enaka (m * g) * k = (3 kg * 10 m/s 2) * 0,3 = 9 N.

S trenjem se srečujemo, ko nekatera telesa premikamo relativno eno glede na drugega (kinetično trenje) ali poskušamo spraviti v gibanje mirujoča telesa (statično trenje). Trenje nastane, ko se dve telesi, ki se gibljeta relativno drug proti drugemu, dotakneta svojih zunanjih površin (zunanje trenje) ali ko se elementi zgradbe telesa (atomi, molekule) premikajo relativno drug glede na drugega (notranje trenje). Notranje trenje se lahko pojavi v tekočinah, plinih in trdnih snoveh. Razvrstitev vrst trenja je predstavljena v tabeli. 2.5. Pri trenju se poleg mehanskih pojavljajo toplotni, električni, magnetni in drugi pojavi. Tabela 2.5

Kinetično trenje(trenje gibanja) - nastane, ko se katera koli telesa med seboj premikajo.

Statično trenje(statično trenje) - nastane, ko se mirujoče telo začne premikati iz stanja mirovanja.

Zunanje trenje– nastane, ko dve telesi, ki se premikata relativno drug proti drugemu, prideta v stik s svojima zunanjima površinama.

Notranje trenje– ko se elementi zgradbe telesa (atomi, molekule) premikajo relativno drug glede na drugega. Pojavlja se v trdnih snoveh, tekočinah in plinih.

Trenje brez maziva(suho trenje) – trenje dveh teles v odsotnosti kakršne koli vrste maziva na torni površini.

Trenje z mazivom(fluid friction) – trenje dveh teles v prisotnosti katere koli vrste maziva, vnesenega na torno površino.

Drsno trenje– trenje gibanja dveh trdnih teles, pri katerem sta hitrosti teles na stičnih točkah različni po velikosti in smeri ali po velikosti ali smeri (slika 2.1).

Kotalno trenje– trenje gibanja dveh trdnih teles, pri katerem sta njuni hitrosti na stičnih točkah enaki po velikosti in smeri (sl. 2.2) Sl. 2.2

Mejno trenje– trenje ob prisotnosti mejnega mazalnega filma.

Z analizo zgornjih definicij različnih vrst trenja lahko oblikujemo splošno definicijo procesa trenja.

Lubrikant– material, ki se vnese na torno površino za zmanjšanje sile trenja (FTR) in stopnje obrabe (olja – površinsko aktivne snovi ni mogoče popolnoma iztisniti. Pri nizkih temperaturah pride do močne obrabe zaradi kristalizacije olja).

Trenje in obraba sta dve plati istega pojava, ki nastaneta zaradi medsebojnega delovanja dveh teles, stisnjenih z normalno obremenitvijo in se gibljeta vzdolž drugega v ravnini njunega stika.

Trenje se kaže v obliki nasprotovanja relativnemu gibanju, to je, da označuje silo strani pojava. Obraba se kaže v obliki uničenja površinskih plasti medsebojno delujočih teles in posledično spreminjanja njihove velikosti in oblike.

Med trenjem opazimo dve vrsti interakcij med površinami - mehansko in molekularno. Za mehansko interakcijo je značilno medsebojno udejstvovanje in vnos kontaktnih nepravilnosti. Do uvajanja pride zaradi heterogenosti mehanskih lastnosti materialov ali različnih orientacij kristalov, ki tvorijo površinsko plast in imajo anizotropijo elastičnih lastnosti.

Molekularna interakcija nastane zaradi delovanja molekularnih ali medatomskih sil, ki povzročijo medsebojno privlačnost dveh tesno sosednjih teles.

Glede na kinematične značilnosti jih ločimo:

a) drsno trenje ali trenje prve vrste, pri katerem se iste točke enega telesa dotikajo vedno več točk drugega telesa;

b) kotalno trenje ali trenje druge vrste, pri katerem zaporedne točke enega telesa pridejo v stik z zaporednimi točkami drugega telesa in trenutno središče vrtenja enega telesa glede na drugo sovpada z eno od stičnih točk.

V praksi eno vrsto trenja pogosto spremlja druga. Na primer, kombinirano trenje se pojavi pri zobnikih - kotalno trenje spremlja drsno trenje. Bolj popolna kot je geometrija zobnika, manjši je delež zdrsa.

Glede na stanje drgnih površin, odvisno od prisotnosti maziva na njih, ločimo naslednje vrste trenja:

a) suho trenje, ki se pojavi v odsotnosti mazanja in kontaminacije med deli drgne površine;

b) mejno trenje, ki se pojavi na drgnih površinah delov, ločenih s plastjo maziva zelo majhne debeline (10-20 mikronov). V takih pogojih oljni film ne loči popolnoma površin in običajne hidrodinamične enačbe za viskozno tekočino so v tem primeru nesprejemljive. Obraba drgnih površin pri mejnem trenju poteka večkrat počasneje kot pri suhem trenju;

c) tekoče trenje, pri katerem so drgne površine popolnoma ločene s plastjo maziva. Zunanji tlak med tekočim trenjem zaznava mazalna tekočina. Tekočinsko trenje znatno zmanjša izgubo energije za premagovanje škodljivega upora in obrabe delov stroja;

d) polsuho trenje, pri katerem je med drgnjenimi deli adsorbirana mazalna folija, ki je delno raztrgana;

znaten del obremenitve se prenaša z neposrednim* stikom drgnih površin, manjši del pa skozi oljni film;

e) poltekoče trenje, pri katerem je med drgnimi deli oljna plast, ki nosi glavno obremenitev, vendar ne zadostuje za popolno ločitev drgnih površin.

Koeficient trenja od trenutka zagona do normalnih delovnih pogojev grednega ležajnega para ima naslednje vrednosti: v trenutku zagona v pogojih suhega trenja = 0,2 - 0,25; v stacionarnih pogojih suhega trenja =0,15-0,20; s polsuhim trenjem = 0,05 - 0,15; s poltekočino
= 0,01 - 0,05; s tekočino
= 0,001 - 0,01.

TEMA 2

METODE PROMOCIJE ODPORNOST PROTI OBRABI Sila trenja (Ftr.) je sila, ki nastane ob stiku površin dveh teles in prepreči njuno relativno gibanje. Pojavi se zaradi elektromagnetnih sil, ki jih ustvarjajo atomi in molekule na točki stika teh dveh predmetov. Za zaustavitev premikajočega se predmeta mora sila delovati v nasprotni smeri od smeri gibanja. Na primer, če potisnete knjigo čez mizo, se bo začela premikati. Sila, s katero pritisnete na knjigo, jo bo premaknila. Knjiga drsi, nato pa se zaradi trenja upočasni in ustavi. Značilnosti sil trenja Zgoraj omenjeno trenje, ki se pojavi pri premikanju predmetov, imenujemo zunanje ali suho. Lahko pa obstaja tudi med deli ali plastmi enega predmeta (tekočega ali plinastega tipa); Glavna značilnost je odvisnost trenja od hitrosti relativnega gibanja teles. Obstajajo še druge značilne lastnosti: pojav, ko dve gibajoči se telesi prideta v stik s površinami; njegovo delovanje je vzporedno z območjem stika; usmerjen nasproti vektorju telesne hitrosti; odvisno od kakovosti površin (gladkih ali hrapavih) in medsebojno delujočih predmetov; Oblika ali velikost predmeta, ki se premika v plinu ali tekočini, vpliva na velikost sile trenja. Vrste trenja Obstaja več vrst. Poglejmo njihove razlike. Na knjigo, ki drsi po mizi, vpliva drsno trenje. Sila drsnega trenja Kjer je N sila reakcije tal. Upoštevajte nekaj situacij: Če se človek vozi s kolesom, potem je trenje, ki nastane med stikom kolesa s cesto, kotalno trenje. Ta vrsta sile je bistveno manjša od sile drsnega trenja. Kotalna sila trenja Bistveno manjše vrednosti te vrste sile uporabljajo ljudje, ki uporabljajo kolesa, valje in kroglične ležaje v različnih gibljivih delih naprav. Charles Augustin Coulomb je v svojem delu o teoriji trenja predlagal izračun sile kotalnega trenja na naslednji način: kjer je λ koeficient kotalnega trenja, R je polmer valja ali kolesa, P je telesna teža. Predstavljajte si situacijo, v kateri oseba poskuša premakniti kavč iz kraja v kraj. Oseba z nekaj sile deluje na sedežno garnituro, vendar je ne more premakniti. To se zgodi, ker kavč ne pospešuje. To pomeni, da je rezultat zunanjih sil, ki delujejo na kavč, enak nič. Posledično se moč osebe kompenzira s silo, ki je enaka po velikosti, vendar usmerjena v nasprotno smer. To je sila statičnega trenja. , F tr. p. deluje kot odgovor na sile, ki težijo k gibanju mirujočega predmeta. Če na mirujoče telo ni zunanjega vpliva, je velikost te sile enaka nič. Če se pojavi zunanji vpliv (F), se sila statičnega trenja poveča do maksimuma in takrat se telo začne premikati. Velikost sile drsnega trenja praktično sovpada z največjo silo statičnega trenja. μ - koeficient trenja. Mazivo, največkrat v obliki tanke plasti tekočine, zmanjšuje trenje. Tekočine ali plini so posebni mediji, v katerih se kaže tudi tovrstna sila. V teh okoljih do trenja pride le, ko se predmet premika. O sili statičnega trenja v teh medijih je nemogoče govoriti. Sila trenja v tekočinah in plinih Ta vrsta sile se imenuje sila upora medija. Upočasnjuje gibanje predmeta. Bolj poenostavljena oblika predmeta vpliva na velikost sile upora - znatno se zmanjša. Zato se v ladjedelništvu uporabljajo poenostavljeni trupi ladij ali podmornic. geometrijske dimenzije in oblika predmeta; viskoznost tekočega ali plinastega medija; stanje površine predmeta; hitrost predmeta glede na okolje, v katerem se nahaja. domov » Gala » Katere vrste tornih sil ločimo? Naravoslovne in natančne vede Glavni Ovseni kosmiči z bučo Recept za ovseno kašo iz ovsenih kosmičev Dvojčka in Ribi: združljivost v ljubezenskih odnosih Puranji kebab: recept za nežno in okusno meso Uničenje odnosov z runami Stave na neboleč razhod Kuhanje brokolija za otroka