وابستگی نیروی اصطکاک به فرمول جرم دایره المعارف بزرگ نفت و گاز
تعریف
نیروی اصطکاکنیرویی نامیده می شود که در حین حرکت نسبی (یا تلاش برای حرکت) اجسام ایجاد می شود و حاصل مقاومت در برابر حرکت محیط یا اجسام دیگر است.
نیروهای اصطکاک هنگام تماس اجسام (یا اجزای آنها) نسبت به یکدیگر حرکت می کنند. در این حالت اصطکاکی که در حین حرکت نسبی اجسام در تماس ظاهر می شود خارجی نامیده می شود. اصطکاکی که بین اجزای یک جسم جامد (گاز، مایع) ایجاد می شود، داخلی نامیده می شود.
نیروی اصطکاک برداری است که جهتی در امتداد مماس بر سطوح مالشی (لایه ها) دارد. علاوه بر این، این نیرو به سمت خنثی کردن جابجایی نسبی این سطوح (لایه ها) هدایت می شود. بنابراین، اگر دو لایه مایع روی هم حرکت کنند، در حالی که با سرعت های مختلف حرکت می کنند، نیرویی که به لایه ای که با سرعت بالاتری حرکت می کند وارد می شود، در جهت مخالف حرکت هدایت می شود. نیروی وارد بر لایه که با سرعت کمتری حرکت می کند در طول حرکت هدایت می شود.
انواع اصطکاک
اصطکاکی که بین سطوح جامدات ایجاد می شود خشک نامیده می شود. نه تنها زمانی که سطوح می لغزند، بلکه زمانی که سعی می شود سطوح را به حرکت درآورند نیز رخ می دهد. در این حالت نیروی اصطکاک ایستا ایجاد می شود. اصطکاک خارجی که بین اجسام متحرک ظاهر می شود سینماتیک نامیده می شود.
قوانین اصطکاک خشک می گویند که حداکثر نیروی اصطکاک ساکن و نیروی اصطکاک لغزشی به سطح سطوح تماس اجسام در تماس تحت اصطکاک بستگی ندارد. این نیروها متناسب با مدول نیروی فشار معمولی (N) هستند که سطوح مالش را تحت فشار قرار می دهد:
ضریب اصطکاک بدون بعد (استراحت یا لغزش) کجاست. این ضریب به ماهیت و وضعیت سطوح اجسام مالشی، به عنوان مثال، به وجود زبری بستگی دارد. اگر اصطکاک در اثر لغزش رخ دهد، ضریب اصطکاک تابعی از سرعت است. اغلب به جای ضریب اصطکاک از زاویه اصطکاک استفاده می شود که برابر است با:
این زاویه برابر است با حداقل زاویه شیب صفحه به افقی که در آن جسمی که روی این صفحه قرار دارد تحت تأثیر گرانش شروع به سر خوردن می کند.
قانون اصطکاک دقیق تر در نظر گرفته می شود که نیروهای جاذبه بین مولکول های اجسامی را که در معرض اصطکاک هستند در نظر می گیرد:
که در آن S کل سطح تماس اجسام است، p 0 فشار اضافی است که توسط نیروهای جاذبه مولکولی ایجاد می شود و ضریب واقعی اصطکاک است.
اصطکاک بین جامد و مایع (یا گاز) چسبناک (مایع) نامیده می شود. اگر سرعت حرکت نسبی اجسام صفر شود، نیروی اصطکاک ویسکوز برابر با صفر می شود.
هنگامی که جسمی در یک مایع یا گاز حرکت می کند، نیروهای مقاومتی محیط ظاهر می شود که می تواند به طور قابل توجهی بیشتر از نیروهای اصطکاک شود. بزرگی نیروی اصطکاک لغزشی به شکل، اندازه و وضعیت سطح بدن، سرعت بدن نسبت به محیط و ویسکوزیته محیط بستگی دارد. در سرعت های نه چندان زیاد، نیروی اصطکاک با استفاده از فرمول محاسبه می شود:
که در آن علامت منفی به این معنی است که نیروی اصطکاک دارای جهتی مخالف جهت بردار سرعت است. با افزایش سرعت حرکت اجسام در یک محیط چسبناک، قانون خطی (4) درجه دوم می شود:
ضرایب و به طور قابل توجهی به شکل، اندازه، وضعیت سطوح اجسام و ویسکوزیته محیط بستگی دارد.
علاوه بر این، اصطکاک نورد به عنوان اولین تقریب، اصطکاک نورد با استفاده از فرمول محاسبه می شود.
که k ضریب اصطکاک غلتشی است که ابعاد طولی دارد و به جنس بدنه های در معرض تماس و کیفیت سطوح و غیره بستگی دارد. N نیروی فشار معمولی است، r شعاع بدنه نورد است.
واحدهای نیروی اصطکاک
واحد اصلی اندازه گیری نیروی اصطکاک (مانند هر نیروی دیگری) در سیستم SI این است: [P]=H
در GHS: [P]=din.
نمونه هایی از حل مسئله
مثال
ورزش.بدن کوچکی روی یک دیسک افقی قرار دارد. دیسک حول محوری می چرخد که از مرکز آن عمود بر صفحه با سرعت زاویه ای می گذرد. اگر ضریب اصطکاک بین دیسک و جسم برابر باشد جسمی در چه فاصله ای از مرکز دیسک می تواند در حالت تعادل باشد؟
راه حل.اجازه دهید در شکل 1 نیروهایی را که بر روی جسمی که روی یک دیسک در حال چرخش قرار می گیرد، عمل می کنند، نشان دهیم.
مطابق قانون دوم نیوتن داریم:
در طرح ریزی بر روی محور Y از رابطه (1.1) به دست می آوریم:
در طرح ریزی بر روی محور X داریم:
که در آن شتاب حرکت یک جسم کوچک برابر با مولفه عادی شتاب کل است. نیروی استراحت را به صورت زیر می یابیم:
ما عبارت (1.2) را در نظر می گیریم، سپس داریم.
نیروی اصطکاک در شرایط زمینی با هر حرکت اجسام همراه است. اگر این اجسام نسبت به یکدیگر حرکت کنند، زمانی اتفاق می افتد که دو جسم با هم تماس پیدا کنند. نیروی اصطکاک همیشه در امتداد سطح تماس هدایت می شود، برخلاف نیروی الاستیک که به صورت عمود هدایت می شود (شکل 1، شکل 2).
برنج. 1. تفاوت بین جهت نیروی اصطکاک و نیروی الاستیک
برنج. 2. سطح روی بلوک و بلوک روی سطح عمل می کند
انواع خشک و غیر خشک اصطکاک وجود دارد. نوع خشک اصطکاک زمانی رخ می دهد که اجسام جامد در تماس باشند.
بیایید بلوکی را در نظر بگیریم که روی یک سطح افقی قرار دارد (شکل 3). گرانش و نیروی واکنش زمین بر آن اثر می گذارد. بیایید با نیروی کمی روی بلوک عمل کنیم , در امتداد سطح هدایت می شود. اگر بلوک حرکت نکند به این معنی است که نیروی اعمال شده توسط نیروی دیگری متعادل می شود که به آن نیروی اصطکاک ایستا می گویند.
برنج. 3. نیروی اصطکاک استاتیک
نیروی اصطکاک استراحت () در جهت مخالف و از نظر بزرگی برابر با نیرویی است که می‌خواهد جسمی را به موازات سطح تماس آن با جسم دیگر حرکت دهد.
با افزایش نیروی "برشی"، بلوک در حالت سکون باقی می ماند، بنابراین، نیروی اصطکاک استاتیک نیز افزایش می یابد. با مقداری نیروی به اندازه کافی بزرگ، بلوک شروع به حرکت می کند. این بدان معنی است که نیروی اصطکاک استاتیک نمی تواند به طور نامحدود افزایش یابد - یک حد بالایی وجود دارد که فراتر از آن نمی تواند باشد. مقدار این حد حداکثر نیروی اصطکاک استاتیکی است.
بیایید با استفاده از دینامومتر به بلوک فشار وارد کنیم.
برنج. 4. اندازه گیری نیروی اصطکاک با استفاده از دینامومتر
اگر دینامومتر با نیرویی روی آن وارد شود، می بینید که با افزایش جرم بلوک، یعنی با افزایش گرانش و نیروی واکنش پشتیبانی، حداکثر نیروی اصطکاک ساکن بیشتر می شود. اگر اندازه‌گیری‌های دقیق انجام شود، نشان می‌دهد که حداکثر نیروی اصطکاک استاتیکی نسبت مستقیمی با نیروی واکنش پشتیبانی دارد:
مدول حداکثر نیروی اصطکاک ساکن کجاست. ن- نیروی واکنش زمین (فشار عادی)؛ – ضریب اصطکاک استاتیکی (تناسب). بنابراین، حداکثر نیروی اصطکاک استاتیکی با نیروی فشار عادی نسبت مستقیم دارد.
اگر آزمایشی را با یک دینامومتر و یک بلوک با جرم ثابت انجام دهید، در حالی که بلوک را در طرف های مختلف می چرخانید (تغییر ناحیه تماس با جدول)، می توانید مشاهده کنید که حداکثر نیروی اصطکاک استاتیک تغییر نمی کند (شکل 2). 5). در نتیجه، حداکثر نیروی اصطکاک استاتیکی به سطح تماس بستگی ندارد.
برنج. 5. حداکثر مقدار نیروی اصطکاک استاتیک به منطقه تماس بستگی ندارد
مطالعات دقیق تر نشان می دهد که اصطکاک استاتیک کاملاً با نیروی وارد شده به بدنه و فرمول تعیین می شود.
نیروی اصطکاک ایستا همیشه مانع حرکت جسم نمی شود. به عنوان مثال، نیروی اصطکاک ساکن بر روی کف کفش، شتاب ایجاد می کند و به فرد اجازه می دهد بدون لیز خوردن روی زمین راه برود (شکل 6).
برنج. 6. نیروی اصطکاک ایستا وارد بر کف کفش
مثال دیگر: نیروی اصطکاک استاتیکی که بر روی چرخ خودرو وارد می شود به شما امکان می دهد بدون لیز خوردن شروع به حرکت کنید (شکل 7).
برنج. 7. نیروی اصطکاک استاتیکی که بر روی چرخ ماشین وارد می شود
در درایوهای تسمه، نیروی اصطکاک ساکن نیز عمل می کند (شکل 8).
برنج. 8. نیروی اصطکاک استاتیک در محرک های تسمه
اگر جسمی حرکت کند، نیروی اصطکاک وارد بر آن از سطح ناپدید نمی شود اصطکاک لغزشی. اندازه گیری ها نشان می دهد که نیروی اصطکاک لغزشی تقریباً برابر با حداکثر نیروی اصطکاک ساکن است (شکل 9).
برنج. 9. نیروی اصطکاک لغزشی
نیروی اصطکاک لغزشی همیشه بر خلاف سرعت حرکت بدن است، یعنی مانع حرکت می شود. در نتیجه، وقتی جسمی فقط تحت تأثیر اصطکاک حرکت می کند، به آن شتاب منفی می دهد، یعنی سرعت بدن دائماً کاهش می یابد.
مقدار نیروی اصطکاک لغزشی نیز متناسب با نیروی فشار عادی است.
مدول نیروی اصطکاک لغزشی کجاست. ن- نیروی واکنش زمین (فشار عادی)؛ – ضریب اصطکاک لغزشی (تناسب).
شکل 10 نموداری از نیروی اصطکاک در مقابل نیروی اعمالی را نشان می دهد. دو حوزه متفاوت را نشان می دهد. بخش اول که در آن نیروی اصطکاک با افزایش نیروی اعمالی افزایش می یابد، مربوط به اصطکاک استاتیکی است. بخش دوم که در آن نیروی اصطکاک به نیروی خارجی بستگی ندارد، مربوط به اصطکاک لغزشی است.
برنج. 10. نمودار نیروی اصطکاک در مقابل نیروی اعمالی
ضریب اصطکاک لغزشی تقریباً برابر با ضریب اصطکاک استاتیک است. به طور معمول، ضریب اصطکاک لغزشی کمتر از یک است. این بدان معناست که نیروی اصطکاک لغزشی کمتر از نیروی فشار معمولی است.
ضریب اصطکاک لغزشی مشخصه مالش دو جسم به یکدیگر است و بستگی به این دارد که بدنه ها از چه موادی ساخته شده اند و سطوح به خوبی پردازش شده اند (صاف یا ناهموار).
منشأ نیروهای اصطکاک ساکن و لغزش با این واقعیت تعیین می شود که هر سطحی در سطح میکروسکوپی صاف نیست، ناهمگنی های میکروسکوپی همیشه در هر سطحی وجود دارد (شکل 11).
برنج. 11. سطوح اجسام در سطح میکروسکوپی
هنگامی که دو جسم در تماس سعی می کنند نسبت به یکدیگر حرکت کنند، این ناپیوستگی ها درگیر می شوند و از این حرکت جلوگیری می کنند. با مقدار کمی نیروی اعمال شده، این درگیری برای جلوگیری از حرکت اجسام کافی است، بنابراین اصطکاک ایستا ایجاد می شود. هنگامی که نیروی خارجی از حداکثر اصطکاک ساکن فراتر رود، درگیری زبری برای نگه داشتن اجسام کافی نیست و آنها شروع به حرکت نسبت به یکدیگر می کنند، در حالی که نیروی اصطکاک لغزشی بین اجسام اعمال می شود.
این نوع اصطکاک زمانی اتفاق می‌افتد که اجسام بر روی یکدیگر غلت می‌زنند یا زمانی که یک جسم روی سطح بدن دیگری غلت می‌زند. اصطکاک غلتشی، مانند اصطکاک لغزشی، به بدن شتاب منفی می دهد.
وقوع نیروی اصطکاک غلتشی به دلیل تغییر شکل بدنه نورد و سطح نگهدارنده است. بنابراین، چرخی که روی یک سطح افقی قرار دارد، دومی را تغییر شکل می دهد. وقتی چرخ حرکت می‌کند، تغییر شکل‌ها زمان بازیابی ندارند، بنابراین چرخ باید دائماً از یک تپه کوچک بالا برود که باعث ایجاد لحظه‌ای نیرو می‌شود که سرعت غلتش را کاهش می‌دهد.
برنج. 12. ظهور نیروی اصطکاک غلتشی
بزرگی نیروی اصطکاک غلتشی معمولاً چندین برابر نیروی اصطکاک لغزشی است و همه چیزهای دیگر برابر هستند. به همین دلیل، نورد یک نوع حرکت رایج در فناوری است.
هنگامی که یک جسم جامد در یک مایع یا گاز حرکت می کند، نیروی مقاومتی از محیط روی آن وارد می شود. این نیرو بر خلاف سرعت بدن است و حرکت را کند می کند (شکل 13).
ویژگی اصلی نیروی پسا این است که فقط در حضور حرکت نسبی جسم و محیط آن به وجود می آید. یعنی نیروی اصطکاک ساکن در مایعات و گازها وجود ندارد. این منجر به این واقعیت می شود که فرد می تواند حتی یک بارج سنگین را روی آب حرکت دهد.
برنج. 13. نیروی مقاومتی که بر جسم وارد می شود هنگام حرکت در مایع یا گاز
ماژول نیروی مقاومت به موارد زیر بستگی دارد:
از اندازه بدن و شکل هندسی آن (شکل 14).
شرایط سطح بدن (شکل 15).
خواص مایع یا گاز (شکل 16).
سرعت نسبی بدن و محیط آن (شکل 17).
برنج. 14. وابستگی مدول نیروی مقاومت به شکل هندسی
برنج. 15. وابستگی مدول نیروی مقاومت به وضعیت سطح بدن
برنج. 16. وابستگی مدول نیروی مقاومت به خواص مایع یا گاز
برنج. 17. وابستگی مدول نیروی مقاومت به سرعت نسبی بدن و محیط آن
شکل 18 نموداری از نیروی مقاومت در برابر سرعت بدنه را نشان می دهد. در سرعت نسبی برابر با صفر، نیروی پسا روی بدنه اثر نمی گذارد. با افزایش سرعت نسبی، نیروی پسا در ابتدا به کندی رشد می کند و سپس سرعت رشد افزایش می یابد.
برنج. 18. نمودار نیروی مقاومت در برابر سرعت بدن
در سرعت های نسبی پایین، نیروی پسا با بزرگی این سرعت نسبت مستقیم دارد:
سرعت نسبی کجاست – ضریب مقاومت که به نوع محیط چسبناک، شکل و اندازه بدن بستگی دارد.
اگر سرعت نسبی به اندازه کافی بزرگ باشد، نیروی پسا متناسب با مجذور این سرعت می شود.
سرعت نسبی کجاست – ضریب مقاومت
انتخاب فرمول برای هر مورد خاص به صورت تجربی تعیین می شود.
جسمی با وزن 600 گرم به طور یکنواخت در طول یک سطح افقی حرکت می کند (شکل 19). در همان زمان، نیرویی به آن وارد می شود که قدر آن 1.2 نیوتن است. مقدار ضریب اصطکاک بین جسم و سطح را تعیین کنید.
نیروی اصطکاک مقداری است که دو سطح هنگام حرکت با آن برهم کنش می کنند. این بستگی به ویژگی های بدن و جهت حرکت دارد. در اثر اصطکاک، سرعت بدن کاهش می یابد و به زودی متوقف می شود.
نیروی اصطکاک یک مقدار جهت دار مستقل از مساحت تکیه گاه و جسم است، زیرا با حرکت و افزایش سطح، نیروی واکنش تکیه گاه افزایش می یابد. این کمیت در محاسبه نیروی اصطکاک نقش دارد. در نتیجه Ftr=N*m. در اینجا N واکنش پشتیبانی است و m یک ضریب است که یک مقدار ثابت است مگر اینکه محاسبات بسیار دقیقی لازم باشد. با استفاده از این فرمول می توانید نیروی اصطکاک لغزشی را محاسبه کنید که در حل مسائل مربوط به حرکت باید حتما به آن توجه شود. اگر بدنه روی سطح بچرخد، نیروی غلتش باید در فرمول گنجانده شود. سپس اصطکاک را می توان با استفاده از فرمول Ftrkach = f*N/r پیدا کرد. طبق فرمول، وقتی جسمی می چرخد، شعاع آن اهمیت دارد. مقدار f ضریبی است که می توان آن را با دانستن اینکه بدن و سطح از چه ماده ای ساخته شده است، پیدا کرد. این ضریب است که در جدول آمده است.سه نیروی اصطکاک وجود دارد:
- صلح؛
- لیز خوردن؛
- متحرک.
با دانستن خواص فیزیکی اجسام و نیروهای همراهی که بر یک جسم وارد می شوند، می توانید به راحتی نیروی اصطکاک را محاسبه کنید.
نیروی اصطکاک در نقطه تماس دو جسم ایجاد می شود و از حرکت متقابل این اجسام نسبت به یکدیگر جلوگیری می کند. همیشه مخالف حرکت اجسام یا جهت اعمال نیروی خارجی است. اگر اجساد بی حرکت باشند. در نتیجه اصطکاک، انرژی مکانیکی به انرژی گرمایی تبدیل می شود.
اصطکاک به اصطکاک استاتیک و اصطکاک حرکتی تقسیم می شود. اصطکاک حرکتی به نوبه خود به اصطکاک غلتشی و اصطکاک لغزشی تقسیم می شود. اصطکاک استاتیک زمانی اتفاق می افتد که اجسام در تماس سعی می کنند نسبت به یکدیگر حرکت کنند.
فرمول 1 - نیروی اصطکاک.
ن - نیروی واکنش زمین.
Mu - ضریب اصطکاک.
اصطکاک ایستا، همانطور که از نام آن پیداست، زمانی اتفاق می افتد که یک نیروی خارجی به اجسام وارد می شود و تمایل دارد آنها را نسبت به یکدیگر جابجا کند. اما جنبش هنوز به وجود نیامده است. هیچ حرکتی دقیقاً وجود ندارد زیرا با نیروی اصطکاک ایستا از آن جلوگیری می شود. در لحظه ای که نیروی خارجی از نیروی اصطکاک استاتیک بیشتر شود، نیروی اصطکاک لغزشی ایجاد می شود.
علت اصطکاک ناهمواری سطح اجسام در تماس است. حتی اگر سطوح صاف به نظر برسند، در واقع در زیر بزرگنمایی زیاد، واضح است که سطح ناهموار است. بنابراین دقیقاً همین بی نظمی ها در سطح دو جسم هستند که به یکدیگر می چسبند.
شکل 1 - سطوح تماس.
به نظر می رسد که اگر سطوح به صورت آینه ای صیقلی شوند، اصطکاک بین آنها باید، اگر به طور کامل ناپدید نشود، مطمئناً به حداقل مقدار کاهش می یابد. اما در عمل معلوم می شود که همه چیز چندان ساده نیست. در مورد سطوح بسیار صاف، عامل دیگری ظاهر می شود که اصطکاک را افزایش می دهد. این جاذبه بین مولکولی است. هنگامی که یک ماده بسیار ریز پردازش می شود، مولکول های ماده دو جسم به قدری به یکدیگر نزدیک می شوند که چنان نیروهای جاذبه قوی ایجاد می شوند که مانع از حرکت اجسام نسبت به یکدیگر می شوند.
البته مقدار نیروی اصطکاک نیز تحت تأثیر نیرویی است که اجسام را به یکدیگر فشار می دهد. هر چه بالاتر باشد، نیروی اصطکاک بیشتر است. اگر در زمستان یک سورتمه خالی را در برف بغلتانید، به راحتی بیرون می آید. اگر کودکی روی سورتمه بنشیند، کشیدن آن دشوارتر خواهد بود. خوب، اگر یک بزرگسال در آنها بنشیند، دو بار به این فکر خواهید کرد که آیا اصلاً ارزش دارد آنها را بکشید. در تمام این موارد کیفیت سطح سورتمه‌ها و سطح برف بدون تغییر است. اما نیروی گرانش متفاوت است که منجر به افزایش نیروی اصطکاک می شود.
علاوه بر اصطکاک لغزشی، نیروی اصطکاک غلتشی نیز وجود دارد. باز هم جوهر پدیده در نام نهفته است. یعنی این اصطکاک است که زمانی رخ می دهد که یک جسم روی سطح جسم دیگر می غلتد. اصطکاک غلتشی چندین برابر کمتر از اصطکاک لغزشی است.
یک توپ فلزی را تصور کنید که روی سطح یک میز می غلتد. به دلیل تغییر شکل میز و خود توپ، نقطه تماس بین آنها یک نقطه نیست، بلکه یک سطح مشخص است. در نتیجه، نقطه اعمال واکنش زمین کمی به سمت جلو از مرکز تعادل حرکت می کند. و واکنش های حمایتی کمی عقب مانده است. در نتیجه، بخش عادی واکنش پشتیبانی توسط گرانش جبران می شود و جزء مماسی نیروی اصطکاک غلتشی است.
نیروی اصطکاک (Ftr.) نیرویی است که از برخورد سطوح دو جسم به وجود می آید و از حرکت نسبی آنها جلوگیری می کند. به دلیل نیروهای الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط اتم ها و مولکول ها در نقطه تماس این دو جسم ظاهر می شود.
برای توقف یک جسم متحرک، نیرو باید در جهت مخالف جهت حرکت عمل کند. برای مثال، اگر کتابی را روی میز فشار دهید، شروع به حرکت می کند. نیرویی که به کتاب وارد می کنید آن را به حرکت در می آورد. کتاب می لغزد، سپس به دلیل اصطکاک سرعتش کاهش می یابد و متوقف می شود.
ویژگی های نیروهای اصطکاک
اصطکاک ذکر شده در بالا که هنگام حرکت اجسام ظاهر می شود، خارجی یا خشک نامیده می شود. اما همچنین می تواند بین قطعات یا لایه های یک جسم (مایع یا گازی) وجود داشته باشد.
ویژگی اصلی وابستگی اصطکاک به سرعت حرکت نسبی اجسام است.
ویژگی های مشخصه دیگری نیز وجود دارد:
- زمانی که دو جسم متحرک با سطوح تماس پیدا می کنند.
- عمل آن موازی با منطقه تماس است.
- جهت مخالف بردار سرعت بدن.
- بستگی به کیفیت سطوح (صاف یا ناهموار) و اجسام متقابل دارد.
- شکل یا اندازه جسمی که در یک گاز یا مایع حرکت می کند، بر بزرگی نیروی اصطکاک تأثیر می گذارد.
انواع اصطکاک
چندین نوع وجود دارد. بیایید به تفاوت های آنها نگاه کنیم. کتابی که روی میز می لغزد تحت تأثیر قرار می گیرد اصطکاک لغزشی
نیروی اصطکاک لغزشی
جایی که N نیروی واکنش زمین است.
لطفا به برخی شرایط توجه کنید:
اگر شخصی دوچرخه سواری کند، پس اصطکاک در هنگام تماس چرخ با جاده، اصطکاک غلتشی است. اندازه این نوع نیرو به طور قابل توجهی کمتر از نیروی اصطکاک لغزشی است.
نیروی اصطکاک غلتشی
مقادیر بسیار کمتری از این نوع نیرو توسط افرادی که از چرخ ها، غلتک ها و بلبرینگ ها در قسمت های متحرک مختلف دستگاه ها استفاده می کنند، استفاده می شود.
چارلز آگوستین کولن در کار خود در مورد تئوری اصطکاک، محاسبه نیروی اصطکاک غلتشی را به صورت زیر پیشنهاد کرد:
که در آن λ ضریب اصطکاک غلتشی، R شعاع غلتک یا چرخ، P وزن بدنه است.
موقعیتی را تصور کنید که در آن شخصی سعی می کند مبل را از مکانی به مکان دیگر جابجا کند. فرد مقداری نیرو به مبل وارد می کند، اما نمی تواند آن را حرکت دهد. این به این دلیل است که مبل شتاب نمی گیرد. یعنی نتیجه نیروهای خارجی وارد بر مبل صفر می شود. در نتیجه، قدرت یک فرد با نیرویی برابر با بزرگی، اما در جهت مخالف جبران می‌شود. این نیروی اصطکاک ساکن است.
F tr. p در پاسخ به نیروهایی که تمایل به ایجاد حرکت یک جسم ساکن دارند عمل می کند. اگر هیچ تأثیر خارجی بر یک جسم ثابت وجود نداشته باشد، بزرگی این نیرو صفر است. اگر یک تأثیر خارجی ظاهر شود (F)، نیروی اصطکاک ساکن به حداکثر افزایش می یابد و سپس بدن شروع به حرکت می کند. مقدار نیروی اصطکاک لغزشی عملاً با حداکثر نیروی اصطکاک استاتیک منطبق است.
,
μ - ضریب اصطکاک.
روان کننده، اغلب به شکل یک لایه نازک مایع، اصطکاک را کاهش می دهد.
مایعات یا گازها رسانه های خاصی هستند که این نوع نیرو نیز در آنها ظاهر می شود. در این محیط ها، اصطکاک تنها زمانی رخ می دهد که جسم در حال حرکت باشد. نمی توان در مورد نیروی اصطکاک ساکن در این رسانه ها صحبت کرد.
نیروی اصطکاک در مایعات و گازها
این نوع نیرو را نیروی مقاومتی محیط می نامند. حرکت یک جسم را کند می کند. شکل ساده تر جسم بر مقدار نیروی پسا تأثیر می گذارد - به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بنابراین در کشتی سازی از بدنه ساده کشتی ها یا زیردریایی ها استفاده می شود.
نیروی مقاومت محیط به موارد زیر بستگی دارد:
- ابعاد هندسی و شکل جسم؛
- ویسکوزیته یک محیط مایع یا گازی؛
- وضعیت سطح جسم؛
- سرعت یک جسم نسبت به محیطی که در آن قرار دارد.
