Скольжение (движение)

Относительное движение двух поверхностей, соприкасающихся или разделенных тонкой пленкой жидкости.

Скольжение – это тип движения между двумя соприкасающимися поверхностями. Это можно противопоставить движению качения . Оба типа движения могут возникать в подшипниках .

Относительному движению или тенденции к такому движению между двумя поверхностями противостоит трение . Трение может привести к повреждению или « износу » соприкасающихся поверхностей. Однако износ можно уменьшить с помощью смазки . Наука и технология трения, смазки и износа известна как трибология .

Скольжение может происходить между двумя объектами произвольной формы, тогда как трение качения — это сила трения, связанная с вращательным движением диска или другого круглого объекта вдоль поверхности. Как правило, сила трения качения меньше, чем сила трения кинетического трения скольжения . ^[1] Типичные значения коэффициента трения качения меньше, чем коэффициента трения скольжения. ^[2] Соответственно, трение скольжения обычно приводит к усилению звуковых и тепловых побочных продуктов. Одним из наиболее распространенных примеров трения скольжения является движение тормозных шин автомобиля по дороге , процесс, который генерирует значительное количество тепла и звука и обычно принимается во внимание при оценке величины шумового загрязнения дороги . ^[3]

Трение скольжения

Трение скольжения (также называемое кинетическим трением) — это контактная сила , которая сопротивляется скользящему движению двух объектов или объекта и поверхности. Трение скольжения почти всегда меньше трения статического; вот почему легче переместить объект, как только он начал двигаться, чем заставить объект начать двигаться из исходного положения.

${\displaystyle F_{k}=\mu _{k}\cdot N}$

Где Fk _– сила кинетического трения. μ _k — коэффициент кинетического трения, а N — нормальная сила .

Примеры трения скольжения

Знаки «Скользко на мокрой дороге» предупреждают водителей о необходимости снизить скорость, поскольку кинетическое трение между шинами и мокрой поверхностью намного меньше, чем на сухой поверхности.

• Катание на санях
• Перемещение предмета по поверхности
• Потирание рук (сила трения выделяет тепло.)
• Автомобиль скользит по льду
• Автомобиль занесло при повороте за угол
• Открытие окна
• Почти любое движение, при котором происходит контакт между объектом и поверхностью.
• Падение с дорожки для боулинга

Движение трения скольжения

Движение трения скольжения можно смоделировать (в простых системах движения) вторым законом Ньютона.

${\displaystyle \sum F=ma}$

${\displaystyle F_{E}-F_{k}=ma}$

Где находится внешняя сила. ${\displaystyle F_{E}}$

• Ускорение возникает, когда внешняя сила превышает силу кинетического трения.
• Замедление (или остановка) происходит, когда сила кинетического трения превышает силу внешней силы.
  • Это также соответствует первому закону движения Ньютона, поскольку на объект существует результирующая сила.
• Постоянная скорость возникает, когда на объект нет результирующей силы, то есть внешняя сила равна силе кинетического трения.

Движение по спланированной плоскости

Диаграмма свободного тела блока, подверженного трению при скольжении по наклонной плоскости.

Распространенной проблемой, представленной на вводных занятиях по физике, является блок, подверженный трению, когда он скользит вверх или вниз по наклонной плоскости. Это показано на диаграмме свободного тела справа.

Компонента силы тяжести в направлении уклона определяется по формуле: ^[4]

${\displaystyle F_{g}=mg\sin {\theta }}$

Нормальная сила (перпендикулярная поверхности) определяется выражением:

${\displaystyle N=mg\cos {\theta }}$

Следовательно, поскольку сила трения препятствует движению бруска,

${\displaystyle F_{k}=\mu _{k}\cdot mg\cos {\theta }}$

Чтобы найти коэффициент кинетического трения на наклонной плоскости, нужно найти момент, когда сила, параллельная плоскости, равна силе, перпендикулярной; это происходит, когда блок движется с постоянной скоростью под некоторым углом ${\displaystyle \theta }$

${\displaystyle \sum F=ma=0}$

${\displaystyle F_{k}=F_{g}}$или ${\displaystyle \mu _{k}mg\cos {\theta }=mg\sin {\theta }}$

Здесь обнаруживается, что:

${\displaystyle \mu _{k}={\frac {mg\sin {\theta }}{mg\cos {\theta }}}=\tan {\theta }}$где - угол, под которым блок начинает двигаться с постоянной скоростью ^[5] ${\displaystyle \theta }$

Рекомендации

1. Бенджамин Силлиман, Принципы физики, или естественная философия , Айвисон, Блейкман, Тейлор и издатели компании, 710 страниц (1871 г.)
2. Ханс-Юрген Батт, Карлхайнц Граф, Михаэль Каппль, Физика и химия интерфейсов , Wiley Publishers, 373 страницы, ISBN  3-527-40413-9 (2006)
3. Хоган, К. Майкл (1973). «Анализ дорожного шума». Загрязнение воды, воздуха и почвы . 2 (3): 387–392. Бибкод : 1973WASP....2..387H. дои : 10.1007/BF00159677. S2CID  109914430.
4. «Новая страница 1». www.pstcc.edu . Проверено 10 апреля 2017 г.
5. «Трение». гиперфизика.phy-astr.gsu.edu . Проверено 10 апреля 2017 г.