Koeficient tření při posuvu a válcování

Za suchozemských podmínek se jakákoli pohyblivá těla (nebo přicházející do pohybu) dostává do kontaktu s prostředím nebo jinými těly. V tomto případě existují síly, které odolávají jejich pohybu. Tyto síly se nazývají třecí síly, přenášejí část mechanické energie pohybu do vnitřní energie, která je doprovázena ohřevem těles a prostředím.

Tření je vnější a vnitřní. Vnitřní (jinak nazývaná viskozita) spočívá ve vzhledu tangenciální síly mezi pohyblivými vrstvami kapaliny nebo plynu, která zasahuje do tohoto posunutí.

Na rozdíl od toho vzniká vnější tření na místech dotyku pevných látek ve formě síly tangenciální k jejich povrchu a brání jejich vzájemnému posunutí. To je naopak rozděleno na statické (tření odpočinku) a kinematické. Statické tření se projevuje při pokusu o pohyb jednoho pevného tělesa vzhledem k druhému. Kinematika existuje mezi pohyblivými tělesy ve vzájemném kontaktu. Vnější tření může být rozděleno na třecí klouzání a válcování.

Jaký je fyzický význam tření? Je to užitečné nebo škodlivé? Na první pohled nás třecí jen zabraňuje: detaily mechanizmů, opotřebení pneumatik, podušky obuvi atd. Vytvoření věčného pohybu je z tohoto důvodu nemožné. Ale podívejte se pozorně. Mizivé tření - nemůžeme chodit nebo převrátit knihu, ani nehýbat ani vůz ani přestat se pohybovat. Obrovské množství fyzických jevů ve světě je založeno na tření. Dvě hlavní úspěchy lidstva, které určily vývoj civilizace - těžba ohně a vynález kola - by bez ní nebyly možné.

Tento jev je založen na nerovnosti jakýchkoli těl: při kontaktu zářezu se vždycky drží drsnosti druhého. Pro perfektně hladké (například pečlivě mleté) povrchy blízko sebe navzájem působí zákony molekulárního tření založené na vzájemné přitažlivosti molekul.

Věda tribologie zkoumá tření. V roce 1781 formuloval francouzský fyzik S. Coulomb základní zákony o suchém tření. Experimentálně vědec zjistil, že třecí síla F, k níž dochází během klouzání, je přímo úměrná síle N působící na tělo normálního tlaku. Tento vztah je následující:

N: F = k ∙ N;

Kde k je koeficient tření (koeficient proporcionality). Jeho hodnota byla vypočítána následovně: tělo bylo umístěno na nakloněné rovině a jeho rovnoměrný pohyb byl dosažen změnou úhlu sklonu . V tomto případě byla třecí síla F rovna hnací síle P:

F = P ∙ sin a;

Síla N (síla normálního tlaku) je P ∙ cos a; Proto je k = tan a. Koeficient tření je tedy tangens úhlu sklonu povrchu, podél kterého se těleso klouže rovnoměrně, tj. Při konstantní rychlosti.

V praxi může být její hodnota vypočtena přibližně. Povrchy těl jsou zpravidla více či méně kontaminovány, mají oxidy, rez a další inkluze. Koeficient tření, stanovený v párech pro kombinace různých materiálů pomocí experimentů, je uveden ve zvláštních referenčních tabulkách.

Při válcování vzniká tření, protože pohyblivé kolo je mírně přitlačeno k povrchu vozovky, tzn. Nuceno překonat malý náraz. Čím silnější je silnice, tím menší je tento náraz a tím menší třecí síla. Jeho hodnota se vypočte v tomto případě pomocí vzorce: F = k ∙ N / r, ve kterém r je poloměr kola. V důsledku toho má koeficient tření v tahu rozměr délky. Obvykle se vyjadřuje v centimetrech oproti kluznému koeficientu tření, což je bezrozměrné množství.

Jak již bylo uvedeno výše, koeficient vnitřního tření existuje nejen u pevných látek, ale také u kapalin. V hydraulice je často nutné vypočítat ztrátu specifické energie hydraulických systémů, která vznikají v potrubích. Ty mohou být dvou typů: ztráty délky v rovných potrubích s rovnoměrným průtokem a lokální ztráty, jejichž příčinou je deformace průtoku způsobená změnami tvaru kanálu (zúžení, roztažení, zatáčky). Hydraulické ztráty jsou vypočteny pomocí podobné hodnoty, která se nazývá "koeficient hydraulického tření".