Abhängigkeit der Reibungskraft von der Massenformel. Große Enzyklopädie über Öl und Gas
Definition
Reibungskraft bezeichnet die Kraft, die bei der Relativbewegung (oder dem Versuch, sich zu bewegen) von Körpern auftritt und das Ergebnis des Widerstands gegen die Bewegung der Umgebung oder anderer Körper ist.
Reibungskräfte entstehen, wenn sich berührende Körper (oder deren Teile) relativ zueinander bewegen. In diesem Fall wird die Reibung, die bei der Relativbewegung berührender Körper auftritt, als extern bezeichnet. Die Reibung, die zwischen Teilen eines festen Körpers (Gas, Flüssigkeit) auftritt, wird als intern bezeichnet.
Die Reibungskraft ist ein Vektor, dessen Richtung entlang der Tangente an die Reibflächen (Schichten) verläuft. Darüber hinaus zielt diese Kraft darauf ab, der relativen Verschiebung dieser Oberflächen (Schichten) entgegenzuwirken. Wenn sich also zwei Flüssigkeitsschichten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit übereinander bewegen, dann ist die Kraft, die auf die sich mit höherer Geschwindigkeit bewegende Schicht ausgeübt wird, in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung gerichtet. Die Kraft, die auf die Schicht wirkt, die sich mit geringerer Geschwindigkeit bewegt, ist entlang der Bewegung gerichtet.
Arten der Reibung
Die Reibung, die zwischen den Oberflächen von Festkörpern auftritt, wird als trocken bezeichnet. Es tritt nicht nur auf, wenn Oberflächen gleiten, sondern auch, wenn versucht wird, Oberflächen in Bewegung zu versetzen. In diesem Fall entsteht eine Haftreibung. Äußere Reibung, die zwischen sich bewegenden Körpern auftritt, wird als kinematisch bezeichnet.
Die Gesetze der Trockenreibung besagen, dass die maximale Haftreibungskraft und die Gleitreibungskraft nicht von der Fläche der Kontaktflächen der sich berührenden Reibungskörper abhängen. Diese Kräfte sind proportional zum Modul der normalen Druckkraft (N), die auf die Reibflächen drückt:
wo ist der dimensionslose Reibungskoeffizient (Ruhe oder Gleiten). Dieser Koeffizient hängt von der Art und Beschaffenheit der Oberflächen der Reibkörper ab, beispielsweise vom Vorhandensein von Rauheit. Tritt Reibung durch Gleiten auf, ist der Reibungskoeffizient eine Funktion der Geschwindigkeit. Sehr oft wird anstelle des Reibungskoeffizienten der Reibungswinkel verwendet, der gleich ist:
Der Winkel ist gleich dem minimalen Neigungswinkel der Ebene zum Horizont, bei dem ein auf dieser Ebene liegender Körper unter dem Einfluss der Schwerkraft zu gleiten beginnt.
Als genauer gilt das Reibungsgesetz, das die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen reibender Körper berücksichtigt:
wobei S die gesamte Kontaktfläche der Körper ist, p 0 der zusätzliche Druck ist, der durch die Kräfte der molekularen Anziehung verursacht wird, und der wahre Reibungskoeffizient ist.
Die Reibung zwischen einem Feststoff und einer Flüssigkeit (oder einem Gas) wird als viskos (Flüssigkeit) bezeichnet. Die Kraft der viskosen Reibung wird gleich Null, wenn die Geschwindigkeit der Relativbewegung der Körper Null wird.
Wenn sich ein Körper in einer Flüssigkeit oder einem Gas bewegt, treten Widerstandskräfte des Mediums auf, die deutlich größer werden können als die Reibungskräfte. Die Größe der Gleitreibungskraft hängt von der Form, Größe und Beschaffenheit der Körperoberfläche, der Geschwindigkeit des Körpers relativ zum Medium und der Viskosität des Mediums ab. Bei nicht sehr hohen Geschwindigkeiten wird die Reibungskraft nach folgender Formel berechnet:
wobei das Minuszeichen bedeutet, dass die Reibungskraft eine Richtung hat, die der Richtung des Geschwindigkeitsvektors entgegengesetzt ist. Mit zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit von Körpern in einem viskosen Medium wird das lineare Gesetz (4) quadratisch:
Die Koeffizienten und hängen maßgeblich von der Form, Größe, Beschaffenheit der Körperoberflächen und der Viskosität des Mediums ab.
Darüber hinaus wird die Rollreibung unterschieden. In erster Näherung berechnet sich die Rollreibung nach der Formel:
wobei k der Rollreibungskoeffizient ist, der die Längendimension hat und vom Material der berührten Körper, der Qualität der Oberflächen usw. abhängt. N ist die Normaldruckkraft, r ist der Radius des Rollkörpers.
Einheiten der Reibungskraft
Die grundlegende Maßeinheit der Reibungskraft (wie jeder anderen Kraft) im SI-System ist: [P]=H
In GHS: [P]=din.
Beispiele für Problemlösungen
Beispiel
Übung. Ein kleiner Körper liegt auf einer horizontalen Scheibe. Die Scheibe dreht sich mit der Winkelgeschwindigkeit um eine Achse, die durch ihren Mittelpunkt senkrecht zur Ebene verläuft. In welchem Abstand von der Scheibenmitte kann sich ein Körper im Gleichgewicht befinden, wenn der Reibungskoeffizient zwischen Scheibe und Körper gleich ist?
Lösung. Lassen Sie uns in Abb. 1 die Kräfte darstellen, die auf einen Körper wirken, der sich auf einer rotierenden Scheibe befindet.
Gemäß dem zweiten Newtonschen Gesetz gilt:
In der Projektion auf die Y-Achse aus Gleichung (1.1) erhalten wir:
In der Projektion auf die X-Achse ergibt sich:
wobei die Beschleunigung der Bewegung eines kleinen Körpers betragsmäßig gleich der Normalkomponente der Gesamtbeschleunigung ist. Wir finden die Kraft der Ruhe als:
Berücksichtigen wir den Ausdruck (1.2), dann haben wir.
Die Reibungskraft unter terrestrischen Bedingungen begleitet jede Bewegung von Körpern. Es entsteht, wenn zwei Körper in Kontakt kommen und sich diese Körper relativ zueinander bewegen. Die Reibungskraft ist immer entlang der Kontaktfläche gerichtet, im Gegensatz zur elastischen Kraft, die senkrecht gerichtet ist (Abb. 1, Abb. 2).
Reis. 1. Unterschied zwischen den Richtungen der Reibungskraft und der elastischen Kraft
Reis. 2. Die Oberfläche wirkt auf den Block und der Block wirkt auf die Oberfläche
Es gibt trockene und nichttrockene Reibungsarten. Die trockene Reibung entsteht, wenn feste Körper in Kontakt kommen.
Betrachten wir einen Block, der auf einer horizontalen Fläche liegt (Abb. 3). Auf ihn wirken die Schwerkraft und die Bodenreaktionskraft. Lassen Sie uns mit einer kleinen Kraft auf den Block einwirken , entlang der Oberfläche gerichtet. Wenn sich der Block nicht bewegt, bedeutet das, dass die ausgeübte Kraft durch eine andere Kraft, die sogenannte Haftreibungskraft, ausgeglichen wird.
Reis. 3. Statische Reibungskraft
Restreibungskraft () entgegengesetzter Richtung und gleich groß wie die Kraft, die dazu neigt, einen Körper parallel zur Oberfläche seines Kontakts mit einem anderen Körper zu bewegen.
Mit zunehmender „Scherkraft“ bleibt der Block in Ruhe, daher nimmt auch die Haftreibung zu. Mit einer ausreichend großen Kraft beginnt sich der Block zu bewegen. Dies bedeutet, dass die Haftreibungskraft nicht unbegrenzt ansteigen kann – es gibt eine Obergrenze, über die sie nicht hinausgehen kann. Der Wert dieser Grenze ist die maximale Haftreibungskraft.
Lassen Sie uns mit einem Dynamometer Druck auf den Block ausüben.
Reis. 4. Messung der Reibungskraft mit einem Dynamometer
Wenn der Dynamometer mit einer Kraft auf ihn einwirkt, dann erkennt man, dass die maximale Haftreibungskraft mit zunehmender Masse des Blocks, also mit zunehmender Schwerkraft und der Auflagereaktionskraft, größer wird. Wenn genaue Messungen durchgeführt werden, zeigen sie, dass die maximale Haftreibungskraft direkt proportional zur Stützreaktionskraft ist:
wo ist der Modul der maximalen Haftreibungskraft; N– Bodenreaktionskraft (Normaldruck); – Haftreibungskoeffizient (Proportionalität). Daher ist die maximale Haftreibungskraft direkt proportional zur normalen Druckkraft.
Wenn Sie ein Experiment mit einem Dynamometer und einem Block konstanter Masse durchführen und dabei den Block auf verschiedene Seiten drehen (Änderung der Kontaktfläche mit dem Tisch), können Sie sehen, dass sich die maximale Haftreibungskraft nicht ändert (Abb. 5). Folglich ist die maximale Haftreibungskraft nicht von der Kontaktfläche abhängig.
Reis. 5. Der Maximalwert der Haftreibungskraft ist unabhängig von der Kontaktfläche
Genauere Studien zeigen, dass die Haftreibung vollständig durch die auf den Körper ausgeübte Kraft und die Formel bestimmt wird.
Die Kraft der Haftreibung verhindert nicht immer die Bewegung eines Körpers. Beispielsweise wirkt die Haftreibung auf die Sohle eines Schuhs, sorgt für Beschleunigung und ermöglicht ein rutschfreies Gehen auf dem Boden (Abb. 6).
Reis. 6. Die Kraft der Haftreibung, die auf die Sohle eines Schuhs wirkt
Ein weiteres Beispiel: Die auf ein Autorad wirkende Haftreibungskraft ermöglicht ein rutschfreies Anfahren (Abb. 7).
Reis. 7. Die auf ein Autorad wirkende Haftreibungskraft
Bei Riementrieben wirkt zusätzlich die Haftreibungskraft (Abb. 8).
Reis. 8. Die Kraft der Haftreibung in Riementrieben
Bewegt sich ein Körper, so verschwindet die von der Oberfläche auf ihn einwirkende Reibungskraft nicht; diese Art der Reibung nennt man Gleitreibung. Messungen zeigen, dass die Gleitreibungskraft nahezu gleich groß ist wie die maximale Haftreibungskraft (Abb. 9).
Reis. 9. Gleitreibungskraft
Die Gleitreibungskraft ist immer gegen die Bewegungsgeschwindigkeit des Körpers gerichtet, d. h. sie behindert die Bewegung. Wenn sich ein Körper also nur unter dem Einfluss von Reibung bewegt, verleiht er ihm eine negative Beschleunigung, das heißt, die Geschwindigkeit des Körpers nimmt ständig ab.
Die Größe der Gleitreibungskraft ist ebenfalls proportional zur Normaldruckkraft.
wo ist der Modul der Gleitreibungskraft; N– Bodenreaktionskraft (Normaldruck); – Gleitreibungskoeffizient (Proportionalität).
Abbildung 10 zeigt ein Diagramm der Reibungskraft gegenüber der aufgebrachten Kraft. Es zeigt zwei unterschiedliche Bereiche. Der erste Abschnitt, in dem die Reibungskraft mit zunehmender aufgebrachter Kraft zunimmt, entspricht der Haftreibung. Der zweite Abschnitt, in dem die Reibungskraft nicht von der äußeren Kraft abhängt, entspricht der Gleitreibung.
Reis. 10. Diagramm der Reibungskraft gegenüber der ausgeübten Kraft
Der Gleitreibungskoeffizient ist ungefähr gleich dem Haftreibungskoeffizienten. Typischerweise ist der Gleitreibungskoeffizient kleiner als eins. Das bedeutet, dass die Gleitreibungskraft geringer ist als die normale Druckkraft.
Der Gleitreibungskoeffizient ist ein Merkmal zweier aneinander reibender Körper; er hängt davon ab, aus welchen Materialien die Körper bestehen und wie gut die Oberflächen bearbeitet sind (glatt oder rau).
Der Ursprung der Haft- und Gleitreibungskräfte wird durch die Tatsache bestimmt, dass keine Oberfläche auf mikroskopischer Ebene flach ist; mikroskopische Inhomogenitäten sind immer auf jeder Oberfläche vorhanden (Abb. 11).
Reis. 11. Körperoberflächen auf mikroskopischer Ebene
Wenn zwei sich berührende Körper versuchen, sich relativ zueinander zu bewegen, greifen diese Diskontinuitäten ineinander und verhindern diese Bewegung. Bei geringer Krafteinwirkung reicht dieser Eingriff aus, um die Körper an der Bewegung zu hindern, sodass Haftreibung entsteht. Wenn die äußere Kraft die maximale Haftreibung überschreitet, reicht der Eingriff der Rauheit nicht aus, um die Körper zu halten, und sie beginnen, sich relativ zueinander zu bewegen, während die Gleitreibungskraft zwischen den Körpern wirkt.
Diese Art von Reibung entsteht, wenn Körper übereinander rollen oder wenn ein Körper über die Oberfläche eines anderen rollt. Rollreibung verleiht einem Körper ebenso wie Gleitreibung eine negative Beschleunigung.
Das Auftreten von Rollreibungskräften ist auf die Verformung des Rollkörpers und der Auflagefläche zurückzuführen. Somit verformt ein Rad, das sich auf einer horizontalen Fläche befindet, diese. Wenn sich das Rad bewegt, haben die Verformungen keine Zeit, sich zu erholen, sodass das Rad ständig einen kleinen Hügel erklimmen muss, wodurch ein Kraftmoment entsteht, das das Rollen verlangsamt.
Reis. 12. Die Entstehung der Rollreibungskraft
Die Größe der Rollreibungskraft ist bei sonst gleichen Bedingungen in der Regel um ein Vielfaches kleiner als die Gleitreibungskraft. Aus diesem Grund ist das Rollen eine gängige Bewegungsart in der Technik.
Wenn sich ein fester Körper in einer Flüssigkeit oder einem Gas bewegt, wirkt auf ihn eine Widerstandskraft des Mediums. Diese Kraft ist der Geschwindigkeit des Körpers entgegengerichtet und verlangsamt die Bewegung (Abb. 13).
Das Hauptmerkmal der Widerstandskraft besteht darin, dass sie nur bei relativer Bewegung des Körpers und seiner Umgebung entsteht. Das heißt, in Flüssigkeiten und Gasen gibt es keine Haftreibung. Dies führt dazu, dass eine Person sogar einen schweren Lastkahn auf dem Wasser bewegen kann.
Reis. 13. Widerstandskraft, die auf einen Körper wirkt, wenn er sich in einer Flüssigkeit oder einem Gas bewegt
Der Modul der Widerstandskraft hängt ab von:
Aus der Körpergröße und seiner geometrischen Form (Abb. 14);
Zustand der Körperoberfläche (Abb. 15);
Eigenschaften von Flüssigkeit oder Gas (Abb. 16);
Relativgeschwindigkeit des Körpers und seiner Umgebung (Abb. 17).
Reis. 14. Abhängigkeit des Widerstandskraftmoduls von der geometrischen Form
Reis. 15. Abhängigkeit des Widerstandskraftmoduls vom Zustand der Körperoberfläche
Reis. 16. Abhängigkeit des Widerstandskraftmoduls von den Eigenschaften einer Flüssigkeit oder eines Gases
Reis. 17. Abhängigkeit des Widerstandskraftmoduls von der Relativgeschwindigkeit des Körpers und seiner Umgebung
Abbildung 18 zeigt ein Diagramm der Widerstandskraft gegenüber der Körpergeschwindigkeit. Bei einer Relativgeschwindigkeit gleich Null wirkt die Widerstandskraft nicht auf den Körper. Mit zunehmender Relativgeschwindigkeit wächst die Widerstandskraft zunächst langsam und dann nimmt die Wachstumsrate zu.
Reis. 18. Diagramm der Widerstandskraft gegenüber der Körpergeschwindigkeit
Bei niedrigen Relativgeschwindigkeiten ist die Widerstandskraft direkt proportional zur Größe dieser Geschwindigkeit:
wo ist die relative Geschwindigkeit; – Widerstandskoeffizient, der von der Art des viskosen Mediums, der Form und der Größe des Körpers abhängt.
Wenn die Relativgeschwindigkeit groß genug ist, wird die Widerstandskraft proportional zum Quadrat dieser Geschwindigkeit.
wo ist die relative Geschwindigkeit; – Widerstandskoeffizient.
Die Wahl der Formel für jeden Einzelfall wird empirisch ermittelt.
Ein 600 g schwerer Körper bewegt sich gleichmäßig auf einer horizontalen Fläche (Abb. 19). Gleichzeitig wird auf ihn eine Kraft ausgeübt, deren Größe 1,2 N beträgt. Bestimmen Sie den Wert des Reibungskoeffizienten zwischen Körper und Oberfläche.
Die Reibungskraft ist der Betrag, mit dem zwei Oberflächen bei der Bewegung interagieren. Dies hängt von den Eigenschaften der Körper und der Bewegungsrichtung ab. Aufgrund der Reibung nimmt die Geschwindigkeit des Körpers ab und kommt bald zum Stillstand.
Die Reibungskraft ist eine von der Fläche des Trägers und des Gegenstandes unabhängige Richtungsgröße, da mit Bewegung und Vergrößerung der Fläche die Reaktionskraft des Trägers zunimmt. Diese Größe geht in die Berechnung der Reibungskraft ein. Daraus ergibt sich Ftr=N*m. Dabei ist N die Stützreaktion und m ein Koeffizient, der ein konstanter Wert ist, sofern keine sehr genauen Berechnungen erforderlich sind. Mit dieser Formel lässt sich die Gleitreibungskraft berechnen, die bei der Lösung von Bewegungsproblemen unbedingt berücksichtigt werden sollte. Wenn der Körper auf der Oberfläche rotiert, muss die Rollkraft in die Formel einbezogen werden. Dann kann die Reibung mithilfe der Formel Ftrkach = f*N/r ermittelt werden. Wenn sich ein Körper dreht, kommt es nach der Formel auf seinen Radius an. Der Wert f ist ein Koeffizient, der ermittelt werden kann, wenn man weiß, aus welchem Material der Körper und die Oberfläche bestehen. Dies ist der Koeffizient, der in der Tabelle aufgeführt ist.Es gibt drei Reibungskräfte:
- Frieden;
- Unterhose;
- rollt.
Wenn Sie die physikalischen Eigenschaften von Körpern und die damit einhergehenden Kräfte kennen, die auf ein Objekt wirken, können Sie die Reibungskraft leicht berechnen.
Die Reibungskraft entsteht an der Berührungsstelle zweier Körper und verhindert die gegenseitige Bewegung dieser Körper relativ zueinander. Sie ist immer entgegengesetzt zur Bewegung von Körpern oder der Richtung der Einwirkung äußerer Kraft gerichtet. Wenn die Körper bewegungslos sind. Durch Reibung wird mechanische Energie in thermische Energie umgewandelt.
Reibung wird in Haftreibung und Bewegungsreibung unterteilt. Die Bewegungsreibung wiederum wird in Rollreibung und Gleitreibung unterteilt. Haftreibung entsteht, wenn sich berührende Körper versuchen, sich relativ zueinander zu bewegen.
Formel 1 – Reibungskraft.
N – Bodenreaktionskraft.
Mu – Reibungskoeffizient.
Haftreibung entsteht, wie der Name schon sagt, wenn eine äußere Kraft auf Körper ausgeübt wird, die dazu neigt, sie relativ zueinander zu verschieben. Aber die Bewegung ist noch nicht entstanden. Es gibt keine Bewegung, gerade weil sie durch die Kraft der Haftreibung verhindert wird. In dem Moment, in dem die äußere Kraft die Haftreibungskraft übersteigt, entsteht eine Gleitreibungskraft.
Die Ursache der Reibung sind Unebenheiten auf der Oberfläche sich berührender Körper. Auch wenn die Oberflächen bei starker Vergrößerung glatt aussehen, ist klar, dass die Oberfläche rau ist. Es sind also genau diese Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche zweier Körper, die aneinander haften.
Abbildung 1 – Berührende Oberflächen.
Es scheint, dass, wenn die Oberflächen auf Hochglanz poliert werden, die Reibung zwischen ihnen, wenn nicht ganz verschwinden sollte, dann auf jeden Fall auf einen minimalen Wert sinken sollte. Doch in der Praxis stellt sich heraus, dass nicht alles so einfach ist. Bei sehr glatten Oberflächen tritt ein weiterer Faktor in Erscheinung, der die Reibung erhöht. Das ist intermolekulare Anziehung. Wenn ein Material sehr fein verarbeitet wird, liegen die Stoffmoleküle zweier Körper so nahe beieinander, dass so starke Anziehungskräfte entstehen, dass sie die Körper daran hindern, sich relativ zueinander zu bewegen.
Natürlich wird die Größe der Reibungskraft auch von der Kraft beeinflusst, die die Körper gegeneinander drückt. Je höher sie ist, desto höher ist die Reibungskraft. Wenn man im Winter einen leeren Schlitten im Schnee rollt, kommt er ganz leicht heraus. Wenn ein Kind auf dem Schlitten sitzt, wird es schwieriger, ihn zu ziehen. Nun, wenn ein Erwachsener darin sitzt, wird man sich zweimal überlegen, ob es sich überhaupt lohnt, sie zu schleppen. In all diesen Fällen bleibt die Qualität der Oberfläche der Schlittenkufen und der Schneeoberfläche unverändert. Allerdings ist die Schwerkraft anders, was zu einer Erhöhung der Reibungskraft führt.
Neben der Gleitreibung gibt es auch eine Rollreibungskraft. Auch hier verbirgt sich die Essenz des Phänomens im Namen. Das heißt, es handelt sich um die Reibung, die entsteht, wenn ein Objekt über die Oberfläche eines anderen rollt. Die Rollreibung ist um ein Vielfaches geringer als die Gleitreibung.
Stellen Sie sich eine Metallkugel vor, die auf der Tischoberfläche rollt. Aufgrund der Verformung des Tisches und der Kugel selbst ist der Kontaktpunkt zwischen ihnen kein Punkt, sondern eine bestimmte Oberfläche. Dadurch verschiebt sich der Angriffspunkt der Bodenreaktion vom Gleichgewichtspunkt aus leicht nach vorne. Und die Reaktionen der Unterstützung sind etwas rückständig. Dadurch wird der normale Teil der Stützreaktion durch die Schwerkraft kompensiert und die tangentiale Komponente ist die Rollreibungskraft.
Reibungskraft (Ftr.) ist eine Kraft, die entsteht, wenn die Oberflächen zweier Körper in Kontakt kommen und deren Relativbewegung verhindert. Es scheint auf elektromagnetische Kräfte zurückzuführen zu sein, die von Atomen und Molekülen am Kontaktpunkt dieser beiden Objekte erzeugt werden.
Um ein sich bewegendes Objekt anzuhalten, muss die Kraft entgegen der Bewegungsrichtung wirken. Wenn Sie beispielsweise ein Buch über einen Tisch schieben, gerät es in Bewegung. Die Kraft, die Sie auf das Buch ausüben, bewegt es. Das Buch gleitet, wird dann langsamer und bleibt aufgrund der Reibung stehen.
Merkmale der Reibungskräfte
Die oben erwähnte Reibung, die bei der Bewegung von Gegenständen auftritt, wird als äußere oder trockene Reibung bezeichnet. Es kann aber auch zwischen Teilen oder Schichten eines Objekts (flüssig oder gasförmig) vorhanden sein; diesen Typ nennt man intern.
Das Hauptmerkmal ist die Abhängigkeit der Reibung von der Geschwindigkeit der Relativbewegung von Körpern.
Es gibt weitere charakteristische Merkmale:
- Ereignis, wenn zwei sich bewegende Körper mit Oberflächen in Kontakt kommen;
- seine Wirkung verläuft parallel zum Kontaktbereich;
- entgegengesetzt zum Körpergeschwindigkeitsvektor gerichtet;
- hängt von der Qualität der Oberflächen (glatt oder rau) und interagierenden Objekten ab;
- Die Form oder Größe eines Objekts, das sich in einem Gas oder einer Flüssigkeit bewegt, beeinflusst die Größe der Reibungskraft.
Arten der Reibung
Es gibt verschiedene Arten. Schauen wir uns ihre Unterschiede an. Ein auf einem Tisch rutschendes Buch ist davon betroffen Gleitreibung.
Gleitreibungskraft
Wobei N die Bodenreaktionskraft ist.
Bitte beachten Sie einige Situationen:
Fährt eine Person Fahrrad, so handelt es sich bei der Reibung, die beim Kontakt des Rades mit der Straße entsteht, um Rollreibung. Diese Art von Kraft ist deutlich geringer als die Gleitreibungskraft.
Rollreibungskraft
Wesentlich kleinere Werte dieser Art von Kraft werden von Menschen verwendet, die Räder, Rollen und Kugellager in verschiedenen beweglichen Teilen von Geräten verwenden.
Charles Augustin Coulomb schlug in seiner Arbeit zur Reibungstheorie vor, die Rollreibungskraft wie folgt zu berechnen:
Dabei ist λ der Rollreibungskoeffizient, R der Radius der Rolle oder des Rades und P das Körpergewicht.
Stellen Sie sich eine Situation vor, in der eine Person versucht, ein Sofa von einem Ort zum anderen zu bewegen. Eine Person übt etwas Kraft auf das Sofa aus, kann es aber nicht bewegen. Dies liegt daran, dass das Sofa nicht beschleunigt. Das heißt, das Ergebnis der auf das Sofa einwirkenden äußeren Kräfte ist Null. Folglich wird die Kraft einer Person durch eine Kraft gleicher Größe kompensiert, die jedoch in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Dies ist die Haftreibungskraft.
F tr. p. wirkt als Reaktion auf Kräfte, die dazu neigen, eine Bewegung eines stationären Objekts zu verursachen. Wenn auf ein stationäres Objekt kein äußerer Einfluss einwirkt, ist die Größe dieser Kraft Null. Tritt ein äußerer Einfluss auf (F), so steigt die Haftreibungskraft auf ein Maximum und der Körper beginnt sich zu bewegen. Die Größe der Gleitreibungskraft stimmt praktisch mit der maximalen Haftreibungskraft überein.
,
μ - Reibungskoeffizient.
Schmiermittel, meist in Form einer dünnen Flüssigkeitsschicht, verringern die Reibung.
Flüssigkeiten oder Gase sind besondere Medien, in denen sich diese Art von Kraft ebenfalls manifestiert. In diesen Umgebungen tritt Reibung nur dann auf, wenn sich das Objekt bewegt. Es ist unmöglich, über die Kraft der Haftreibung in diesen Medien zu sprechen.
Reibungskraft in Flüssigkeiten und Gasen
Diese Art von Kraft wird als Widerstandskraft des Mediums bezeichnet. Es verlangsamt die Bewegung eines Objekts. Die stromlinienförmigere Form des Objekts beeinflusst die Größe der Widerstandskraft – sie nimmt deutlich ab. Daher werden im Schiffbau stromlinienförmige Rümpfe von Schiffen oder U-Booten verwendet.
Die Widerstandskraft des Mediums hängt ab von:
- geometrische Abmessungen und Form des Objekts;
- Viskosität eines flüssigen oder gasförmigen Mediums;
- Zustand der Objektoberfläche;
- die Geschwindigkeit eines Objekts relativ zur Umgebung, in der es sich befindet.
