ТРЕЊЕ: ВРСТЕ, КОЕФИЦИЈЕНТ, ПРОРАЧУН, ВЕЖБЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Трење је отпор кретању површину које је у контакту са другом. То је површински феномен који се јавља између чврстих, течних и гасовитих материјала. Сила отпора тангенцијална на две површине у контакту, која се супротставља смеру релативног померања између наведених површина, такође се назива сила трења или сила трења Ф _р .

Да би се на површини пребацило чврсто тело, мора се применити спољна сила која може превазићи трење. Када се тело помера, сила трења делује на тело, успоравајући га, па чак и може да га заустави.

Трење

Сила трења може се графички представити дијаграмом силе тела у додиру са површином. У овом дијаграму сила трења Ф _р је нацртана супротно компоненти силе која делује на тело тангенцијално на површину.

Контактна површина врши реакциону силу на тело која се назива нормална сила Н. У неким случајевима, нормална сила настаје само због тежине П тела која се одмара на површини, а у другим случајевима то је последица примењених сила које нису силе гравитације.

Трење настаје зато што постоје микроскопске храпавости између површина у додиру. При покушају померања једне површине преко друге, долази до трења између храпавости које спречавају слободно кретање на интерфејсу. Заузврат, губици енергије настају у облику топлоте која се не користи за померање тела.

Врсте трења

Постоје две главне врсте трења: Кулоново трење или суво трење и флуидно трење.

-Тоуломбно трење

Кулоново трење увек се супротставља кретању тела и дели се на две врсте трења: статичко трење и кинетичко (или динамичко) трење.

Код статичког трења нема померања тела по површини. Примењена сила је врло мала и недовољна да би се превазишла сила трења. Трење има максималну вредност која је пропорционална нормалној сили и назива се статичком силом трења Ф _ре .

Сила статичког трења дефинисана је као максимална сила која одолева почетку покрета тела. Када примењена сила премаши статичку силу трења, она остаје на својој максималној вредности.

Кинетичко трење делује када је тело већ у покрету. Сила потребна да би се тело кретало трењем назива се кинетичка сила трења Ф _рц .

Кинетичка сила трења је мања или једнака статичкој сили трења, јер када се тело почне кретати, лакше је наставити са кретањем, него покушати то док будете у мировању.

Цоуломб-ови закони трења

1. Сила трења директно је пропорционална сили нормалној на додирну површину. Константа пропорционалности је коефицијент трења μ који постоји између површина у додиру.
2. Сила трења не овиси о величини привидног додира између површина.
3. Кинетичка сила трења не зависи од брзине клизања каросерије.

- Текоће трење

Трење се такође дешава када се тела крећу у додиру са течним или гасовитим материјалима. Ова врста трења назива се трење течности и дефинише се као отпорност на кретање тела у контакту са течношћу.

Трење течности се такође односи на отпор течности која тече у додиру са слојевима течности истог или различитог материјала и зависи од брзине и вискозности течности. Вискозност је мјера отпорности на кретање течности.

-Изводи трење

Стокес трење је врста трења течности у којој сферне честице уроњене у вискозну течност, у ламинарном протоку осећају силу трења која успорава њихово кретање услед флуктуација у молекулама течности.

Стокес трење

Ток је ламинаран када су вискозне силе које се супротстављају кретању течности веће од инерцијалних сила и течност се креће са довољно малом брзином и правоугаоним путем.

Коефицијенти трења

Према првом Цоуломбовом закону трења, коефицијент трења μ је добијен из односа силе трења и силе нормалне на додирну површину.

Коефицијент μ је бездимензионална количина, јер је однос између две силе, што зависи од природе и начина обраде материјала у контакту. Вредност коефицијента трења опћенито је између 0 и 1.

Коефицијент статичког трења

Коефицијент статичког трења је константа пропорционалности која постоји између силе која спречава кретање тела у стању мировања на контактној површини и силе нормалне на површину.

Кинетички коефицијент трења

Коефицијент кинетичког трења је константа пропорционалности која постоји између силе која ограничава кретање тела које се креће по површини и силе нормалне на површину.

Коефицијент статичког трења је већи од коефицијента кинетичког трења.

Коефицијент еластичног трења

Коефицијент трења настаје трењем између додирних површина еластичних, меканих или грубих материјала који се деформишу примењеним силама. Трење се противи релативном кретању између две еластичне површине и померања прати еластична деформација површинских слојева материјала.

Коефицијент трења који се добија у овим условима зависи од степена храпавости површине, физичких својстава материјала у контакту и величине тангенцијалне компоненте смицарске силе на интерфејсу материјала.

Молекуларни коефицијент трења

Молекуларни коефицијент трења се добија од силе која ограничава кретање честице која клизи по глаткој површини или кроз флуид.

Како се израчунава трење?

Сила трења на чврстим сучељима израчунава се помоћу једначине Ф _р = μН

Замјена једнаџбе тежине у једнаџби силе трења даје:

Карактеристике нормалног

Када се објект одмара на равној површини, нормална сила је она коју делује на површини тела и супротставља се сили због гравитације, у складу са Њутоновим законом акције и реакције.

Нормална сила увек делује окомито на површину. На нагнутој површини, нормала опада како се нагнути угао повећава и показује у окомитом смеру од површине, док тежина показује вертикално надоле. Једнаџба нормалне силе на нагнуту површину је:

θ = угао нагиба контактне површине.

Нагнуто равнинско трење

Компонента силе која делује на тело да клизне је:

Како се примењена сила повећава како се приближава максималној вредности силе трења, та вредност је она која одговара статичкој сили трења. Када је Ф = Ф _ре , статичка сила трења је:

А коефицијент статичког трења се добија тангентом угла нагиба θ.

Решене вежбе

- сила трења објекта који се наслања на водоравну површину

Кутију од 15 кг постављену на водоравну површину гура особа која примењује силу од 50 Њутана дуж површине да би се померала, а затим примењује силу од 25 Н да би се кутија кретала константном брзином. Одредите коефицијенте статичког и кинетичког трења.

Кутија се креће по водоравној површини

Решење: Уз вредност силе која се користи за помицање кутије, добија се коефицијент статичког трења μ _е .

Нормална сила Н на површину једнака је тежини кутије, па је Н = мг

У овом случају, μ _е = 50Нев / 147Нев

Сила примењена да одржава брзину кутије константном је кинетичка сила трења која је једнака 25Нев.

Коефицијент кинетичког трења се добија једнаџбом μ _ц = Ф _рц / Н

-Фила трења објекта под дејством силе са углом нагиба

Човек примењује силу на кутију од 20 кг, са углом примене 30 ° у односу на површину где почива. Колика је сила која се примењује за померање кутије ако је коефицијент трења између кутије и површине 0,5?

Решење: Дијаграм слободног тела представља примењену силу и њене вертикалне и хоризонталне компоненте.

Дијаграм слободног тела

Примењена сила чини угао од 30 ° са хоризонталном површином. Вертикална компонента силе додаје нормалној сили која утиче на силу статичког трења. Кутија се помера када хоризонтална компонента примењене силе премашује максималну вредност силе трења Ф _ре . Изједначавање хоризонталне компоненте силе са статичким трењем даје:

Нормална снага

Нормална сила више није тежина тела због вертикалне компоненте силе.

Према Невтоновом другом закону, збир сила које делују на кутију на вертикалној оси је нула, па је вертикална компонента убрзања _и = 0. Нормална сила се добија из суме

Заменом једначине у једначину, добија се следеће:

- Трење у возилу у покрету

Возило од 1,5 тона креће равним и хоризонталним путем брзином од 70 км / х. Возач на одређеном растојању види препреке на путу које га присиљавају да оштро кочи. Након кочења, возило клизи кратко време док се не заустави. Ако је коефицијент трења између гуме и путање 0,7; одредити следеће:

1. Колика је вредност трења док возило клизи?
2. Успоравање возила
3. Удаљеност коју возило пређе од кочења до заустављања.

Сила трења возила када клизи је:

= 10290 Ново

Одељак б

Сила трења утиче на успоравање возила када клиза.

Примјеном другог закона Невтона вриједност успоравања се добива рјешавањем за једначину Ф = ма

Одељак ц

Почетна брзина возила је в ₀ = 70Км / х = 19,44м / с

Када се возило заустави, његова коначна брзина је в _ф = 0, а успоравање је = - 6,86м / с ²

Удаљеност коју возило пређе, од кочења до заустављања, добија се решавањем за д из следеће једначине:

Возило пређе 27,54м удаљености пре заустављања.

1. Израчунавање коефицијента трења у условима еластичног контакта. Микхин, Н М. 2, 1968, Совјетска наука о материјалима, вол. 4, стр. 149-152.
2. Блау, П Ј. Наука и технологија трења. Флорида, САД: ЦРЦ Пресс, 2009.
3. Однос сила адхезије и трења. Исраелацхвили, ЈН, Цхен, Иоу-Лунг и Иосхизава, Х. 11, 1994, часопис за адхезијску науку и технологију, вол. 8, стр. 1231-1249.
4. Зимба, Ј. Сила и кретање. Балтиморе, Мериленд: Тхе Јохнс Хопкинс Университи Пресс, 2009.
5. Бхусхан, Б. Принципи и примјене трибологије. Нев Иорк: Јохн Вилеи анд Сонс, 1999.
6. Схарма, ЦС и Пурохит, К. Теорија механизама и машина. Нев Делхи: Прентице Халл оф Индиа, 2006.