Gaya gesekan dalam kondisi terestrial menyertai setiap gerakan benda. Itu terjadi ketika dua tubuh bersentuhan, jika tubuh-tubuh ini bergerak relatif satu sama lain. Gaya gesekan selalu diarahkan sepanjang permukaan kontak, berbeda dengan gaya elastis, yang diarahkan tegak lurus (Gbr. 1, Gbr. 2).
Beras. 1. Perbedaan antara arah gaya gesekan dan gaya elastis
Beras. 2. Permukaan bekerja pada batang, dan batang bekerja pada permukaan
Ada jenis gesekan kering dan tidak kering. Jenis gesekan kering terjadi ketika padatan bersentuhan.
Pertimbangkan sebuah bar yang terletak di permukaan horizontal (Gbr. 3). Ini dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya reaksi pendukung. Ayo beraksi di bar dengan kekuatan kecil , diarahkan sepanjang permukaan. Jika batang tidak bergerak, maka gaya yang diberikan diimbangi oleh gaya lain, yang disebut gaya gesekan statis.
Beras. 3. Gaya gesekan statis
Gaya gesekan statis () berlawanan arah dan sama besarnya dengan gaya yang cenderung menggerakkan benda sejajar dengan permukaan kontaknya dengan benda lain.
Dengan peningkatan gaya "geser", batang tetap diam, oleh karena itu, gaya gesekan statis juga meningkat. Dengan beberapa, kekuatan yang cukup besar, bar akan mulai bergerak. Ini berarti bahwa gaya gesekan statis tidak dapat meningkat hingga tak terhingga - ada batas atas, lebih dari yang tidak mungkin. Nilai batas ini adalah gaya gesekan statis maksimum.
Mari kita bertindak di bar dengan dinamometer.
Beras. 4. Mengukur gaya gesekan dengan dinamometer
Jika dinamometer bekerja padanya dengan gaya, maka dapat dilihat bahwa gaya gesekan statis maksimum menjadi lebih besar dengan peningkatan massa batang, yaitu dengan peningkatan gaya gravitasi dan gaya reaksi dari batang. mendukung. Jika pengukuran akurat dilakukan, mereka akan menunjukkan bahwa gaya gesekan statis maksimum berbanding lurus dengan gaya reaksi penyangga:
di mana modulus gaya gesekan statis maksimum; N– gaya reaksi pendukung (tekanan normal); - koefisien gesekan statis (proporsionalitas). Oleh karena itu, gaya gesekan statis maksimum berbanding lurus dengan gaya tekanan normal.
Jika kita melakukan percobaan dengan dinamometer dan batang bermassa konstan, sambil memutar batang di sisi yang berbeda (mengubah luas kontak dengan meja), kita dapat melihat bahwa gaya gesekan statis maksimum tidak berubah ( Gambar 5). Oleh karena itu, gaya gesekan statis maksimum tidak bergantung pada bidang kontak.
Beras. 5. Nilai maksimum gaya gesekan statis tidak tergantung pada bidang kontak
Studi yang lebih akurat menunjukkan bahwa gesekan statis sepenuhnya ditentukan oleh gaya yang diterapkan pada tubuh dan formula.
Gaya gesekan statis tidak selalu mencegah tubuh bergerak. Misalnya, gaya gesekan statis bekerja pada sol sepatu, sambil memberikan akselerasi dan memungkinkan Anda berjalan di tanah tanpa tergelincir (Gbr. 6).
Beras. 6. Gaya gesekan statis yang bekerja pada sol sepatu
Contoh lain: gaya gesekan statis yang bekerja pada roda mobil memungkinkan Anda untuk mulai bergerak tanpa tergelincir (Gbr. 7).
Beras. 7. Gaya gesekan statis yang bekerja pada roda mobil
Pada penggerak sabuk, gaya gesekan statis juga bekerja (Gbr. 8).
Beras. 8. Gaya gesekan statis pada penggerak sabuk
Jika benda bergerak, maka gaya gesekan yang bekerja padanya dari sisi permukaan tidak hilang, jenis gesekan ini disebut gesekan geser. Pengukuran menunjukkan bahwa gaya gesekan geser praktis sama besarnya dengan gaya gesekan statis maksimum (Gbr. 9).
Beras. 9. Gaya gesekan geser
Gaya gesekan geser selalu diarahkan terhadap kecepatan tubuh, yaitu mencegah gerakan. Akibatnya, ketika tubuh bergerak hanya di bawah aksi gaya gesekan, itu memberikan percepatan negatif padanya, yaitu, kecepatan tubuh terus menurun.
Besarnya gaya gesekan geser juga sebanding dengan gaya tekanan normal.
di mana modulus gaya gesekan geser; N– gaya reaksi pendukung (tekanan normal); – koefisien gesekan geser (proporsionalitas).
Gambar 10 menunjukkan grafik ketergantungan gaya gesekan pada gaya yang diterapkan. Ini menunjukkan dua area yang berbeda. Bagian pertama, di mana gaya gesekan meningkat dengan peningkatan gaya yang diterapkan, sesuai dengan gesekan statis. Bagian kedua, di mana gaya gesekan tidak bergantung pada gaya luar, sesuai dengan gesekan geser.
Beras. 10. Grafik ketergantungan gaya gesekan pada gaya yang diterapkan
Koefisien gesekan geser kira-kira sama dengan koefisien gesekan statis. Biasanya, koefisien gesekan geser kurang dari satu. Ini berarti bahwa gaya gesekan geser lebih kecil dari gaya tekanan normal.
Koefisien gesekan geser adalah karakteristik dua benda yang bergesekan satu sama lain, itu tergantung pada bahan apa benda itu dibuat dan seberapa baik permukaan diproses (halus atau kasar).
Asal usul gaya gesekan statis dan geser disebabkan oleh fakta bahwa setiap permukaan pada tingkat mikroskopis tidak rata, selalu ada ketidakhomogenan mikroskopis pada permukaan apa pun (Gbr. 11).
Beras. 11. Permukaan tubuh pada tingkat mikroskopis
Ketika dua benda yang bersentuhan mengalami upaya untuk bergerak relatif satu sama lain, ketidakhomogenan ini terkait dan mencegah gerakan ini. Dengan sedikit gaya yang diterapkan, ikatan ini cukup untuk mencegah benda bergerak, sehingga timbul gesekan statis. Ketika gaya eksternal melebihi gesekan statis maksimum, maka pengikatan kekasaran tidak cukup untuk menahan tubuh, dan mereka mulai bergeser relatif satu sama lain, sementara gaya gesekan geser bekerja di antara tubuh.
Jenis gesekan ini terjadi ketika tubuh berguling satu sama lain atau ketika satu tubuh berguling di permukaan yang lain. Gesekan menggelinding, seperti gesekan geser, memberikan percepatan negatif pada tubuh.
Terjadinya gaya gesekan gelinding disebabkan oleh deformasi badan gelinding dan permukaan penyangga. Jadi, roda yang terletak di permukaan horizontal merusak yang terakhir. Ketika roda bergerak, deformasi tidak memiliki waktu untuk pulih, sehingga roda harus mendaki bukit kecil sepanjang waktu, yang menyebabkan momen gaya yang memperlambat putaran.
Beras. 12. Terjadinya gaya gesekan bergulir
Besarnya gaya gesek guling, sebagai suatu peraturan, berkali-kali lebih kecil daripada gaya gesek luncur, semua hal lain dianggap sama. Karena itu, menggelinding adalah jenis gerakan yang umum dalam rekayasa.
Ketika benda padat bergerak dalam cairan atau gas, gaya resistensi bekerja padanya dari sisi medium. Gaya ini diarahkan melawan kecepatan tubuh dan memperlambat gerakan (Gbr. 13).
Fitur utama dari gaya resistensi adalah bahwa hal itu terjadi hanya dengan adanya gerakan relatif tubuh dan lingkungannya. Artinya, gaya gesekan statis dalam cairan dan gas tidak ada. Ini mengarah pada fakta bahwa seseorang dapat memindahkan bahkan tongkang berat yang ada di atas air.
Beras. 13. Gaya tahanan yang bekerja pada suatu benda ketika bergerak dalam zat cair atau gas
Modulus gaya resistansi tergantung pada:
Dari ukuran tubuh dan bentuk geometrisnya (Gbr. 14);
Kondisi permukaan tubuh (Gbr. 15);
Sifat cairan atau gas (Gbr. 16);
Kecepatan relatif tubuh dan lingkungannya (Gbr. 17).
Beras. 14. Ketergantungan modulus gaya resistansi pada bentuk geometris
Beras. 15. Ketergantungan modulus gaya resistensi pada keadaan permukaan tubuh
Beras. 16. Ketergantungan modulus gaya resistansi pada sifat-sifat cairan atau gas
Beras. 17. Ketergantungan modulus gaya resistansi pada kecepatan relatif benda dan lingkungannya
Gambar 18 menunjukkan grafik ketergantungan gaya resistensi pada kecepatan tubuh. Pada kecepatan relatif sama dengan nol, gaya drag tidak bekerja pada tubuh. Dengan peningkatan kecepatan relatif, gaya resistensi pertama tumbuh perlahan, dan kemudian tingkat pertumbuhan meningkat.
Beras. 18. Grafik ketergantungan gaya tahanan pada kecepatan benda
Pada nilai kecepatan relatif yang rendah, gaya hambat berbanding lurus dengan nilai kecepatan ini:
di mana adalah nilai kecepatan relatif; - koefisien resistensi, yang tergantung pada jenis media kental, bentuk dan ukuran tubuh.
Jika kecepatan relatif cukup besar, maka gaya hambat menjadi sebanding dengan kuadrat kecepatan ini.
di mana adalah nilai kecepatan relatif; adalah koefisien drag.
Pilihan formula untuk setiap kasus tertentu ditentukan secara empiris.
Sebuah benda bermassa 600 g bergerak secara seragam sepanjang permukaan horizontal (Gbr. 19). Dalam hal ini, sebuah gaya diterapkan padanya, yang nilainya 1,2 N. Tentukan nilai koefisien gesekan antara benda dan permukaan.
ditelepon kering. Jika tidak, gesekan disebut "cair". Ciri khas yang membedakan gesekan kering adalah adanya gesekan statis.
Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa gaya gesekan tergantung pada gaya tekanan benda satu sama lain (gaya reaksi penyangga), pada bahan permukaan gosok, pada kecepatan gerakan relatif dan bukan tergantung pada area kontak. (Ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa tidak ada benda yang benar-benar rata. Oleh karena itu, area kontak yang sebenarnya jauh lebih sedikit daripada yang diamati. Selain itu, dengan meningkatkan area, kami mengurangi tekanan spesifik dari tubuh satu sama lain.) Nilai yang mencirikan permukaan gosok disebut koefisien gesekan, dan paling sering dilambangkan dengan huruf Latin "k" atau huruf Yunani "μ". Itu tergantung pada sifat dan kualitas pemrosesan permukaan gosok. Selain itu, koefisien gesekan tergantung pada kecepatan. Namun, paling sering ketergantungan ini diekspresikan dengan lemah, dan jika akurasi pengukuran yang lebih besar tidak diperlukan, maka "k" dapat dianggap konstan.
Sebagai pendekatan pertama, besarnya gaya gesekan geser dapat dihitung dengan rumus:
Di mana
koefisien gesekan geser,
Kekuatan reaksi dukungan normal.
Menurut fisika interaksi, gesekan biasanya dibagi menjadi:
Karena kompleksitas proses fisika dan kimia yang terjadi di zona interaksi gesekan, proses gesekan pada prinsipnya tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan metode mekanika klasik.
Dalam proses mekanis, selalu terjadi, pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, transformasi gerak mekanis menjadi bentuk gerak materi lainnya (paling sering menjadi bentuk gerak termal). Dalam kasus terakhir, interaksi antara benda disebut gaya gesekan.
Eksperimen dengan pergerakan berbagai benda yang bersentuhan (padat dalam padatan, padat dalam cairan atau gas, cair dalam gas, dll.) dengan keadaan permukaan kontak yang berbeda menunjukkan bahwa gaya gesekan muncul selama gerakan relatif dari benda yang bersentuhan dan diarahkan terhadap vektor kecepatan relatif tangensial ke permukaan kontak. Dalam hal ini, benda yang berinteraksi selalu dipanaskan.
Gaya gesekan disebut interaksi tangensial antara benda yang bersentuhan, yang timbul dari gerakan relatifnya. Gaya gesekan yang timbul dari gerakan relatif berbagai benda disebut gaya gesekan eksternal.
Gaya gesekan juga timbul selama gerakan relatif bagian-bagian tubuh yang sama. Gesekan antara lapisan tubuh yang sama disebut gesekan internal.
Dalam gerakan nyata, gaya gesekan yang lebih besar atau lebih kecil selalu muncul. Oleh karena itu, ketika menyusun persamaan gerak, secara tegas, kita harus selalu memasukkan gaya gesekan F tr ke dalam jumlah gaya yang bekerja pada benda.
Tubuh bergerak secara seragam dan lurus ketika gaya eksternal menyeimbangkan gaya gesekan yang timbul selama gerakan.
Untuk mengukur gaya gesekan yang bekerja pada suatu benda, cukup dengan mengukur gaya yang harus diberikan pada benda tersebut agar benda tersebut bergerak tanpa percepatan.
Yayasan Wikimedia. 2010 .
gaya gesekan statis- gesekan pembatas Gaya gesekan saat diam pada saat awal luncuran. Kode IFToMM: 3.5.48 Bagian: DINAMIKA MEKANISME ... Teori mekanisme dan mesin
Nilai yang mencirikan gesekan eksternal. Tergantung pada jenis gerakan satu tubuh di atas yang lain, T ... Ensiklopedia Fisik
Perbandingan gaya gesekan F terhadap reaksi T yang diarahkan sepanjang garis normal terhadap permukaan kontak yang terjadi ketika suatu beban diterapkan yang menekan satu benda terhadap benda lainnya: f = F / T. Karena karakteristik yang digunakan dalam kinerja perhitungan teknis, ... ...
Gesekan, gesekan. Perpaduan tiga ragam makna nominatif dalam kata gesekan itu menarik. Gesekan istilah mekanik telah digunakan untuk mengkarakterisasi hubungan sosial. Ini terjadi dalam bahasa sastra sepertiga terakhir abad ke-19, bukan sebelumnya ... ... Sejarah kata-kata
KEKUATAN- ukuran kuantitas vektor dampak mekanis pada tubuh dari tubuh lain, serta intensitas fisik lainnya. proses dan bidang. Gaya berbeda: (1) S. Ampere, gaya yang (lihat) bekerja pada konduktor dengan arus; arah vektor gaya ... ... Ensiklopedia Politeknik Hebat
Gesekan adalah proses interaksi benda padat selama gerakan relatifnya (perpindahan) atau selama gerakan benda padat dalam media cair atau gas. Dengan cara lain disebut interaksi friksi (Englishfriction). Studi tentang proses gesekan ... ... Wikipedia
Gaya gesekan geser adalah gaya yang timbul antara benda yang bersentuhan selama gerakan relatifnya. Jika tidak ada lapisan cair atau gas (pelumasan) di antara benda-benda, maka gesekan seperti itu disebut kering. Jika tidak, gesekan ... ... Wikipedia
gesekan geser eksternal- gesekan kontak - resistensi mekanis terhadap pergerakan satu tubuh di permukaan yang lain; di zona deformasi terjadi selama interaksi alat dan bahan yang diproses. Fitur gesekan kontak selama pemrosesan ... ... Kamus Ensiklopedis Metalurgi
Bantalan gelinding dengan lingkar luar tetap Bantalan adalah perangkat teknis yang merupakan bagian dari penyangga yang menopang poros, gandar atau struktur lain, memperbaiki posisi dalam ruang, menyediakan rotasi, osilasi atau linier ... ... Wikipedia
Dukungan atau panduan Mekanisme atau mesin (Lihat Mesin) di mana gesekan terjadi ketika permukaan kawin meluncur. Dalam arah persepsi beban, radial dan aksial (dorong) P. dibedakan. Tergantung pada rezim pelumasan ... Ensiklopedia Besar Soviet
Gesekan merupakan fenomena yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Tidak mungkin untuk menentukan apakah gesekan itu berbahaya atau bermanfaat. Bahkan melangkah di atas es yang licin tampaknya menjadi tugas yang sulit; berjalan di permukaan aspal yang kasar adalah kesenangan. Suku cadang mobil tanpa pelumasan lebih cepat aus.
Studi tentang gesekan, pengetahuan tentang sifat dasarnya memungkinkan seseorang untuk menggunakannya.
Gaya yang timbul dari gerakan atau usaha untuk memindahkan satu benda pada permukaan benda lain, yang diarahkan melawan arah gerakan, diterapkan pada benda yang bergerak, disebut gaya gesekan. Modulus gaya gesekan, yang rumusnya tergantung pada banyak parameter, bervariasi tergantung pada jenis resistansi.
Jenis gesekan berikut dibedakan:
tergelincir;
bergulir.
Setiap usaha untuk memindahkan sebuah benda berat (kabinet, batu) dari tempatnya akan menimbulkan ketegangan.Pada saat yang sama, tidak selalu mungkin untuk menggerakkan benda tersebut. Mengganggu istirahat.
Gesekan statis yang dihitung tidak memungkinkan untuk menentukannya dengan cukup akurat. Berdasarkan operasi hukum ketiga Newton, besarnya gaya resistensi statis tergantung pada gaya yang diterapkan.
Ketika gaya meningkat, gaya gesekan juga meningkat.
0 < F тр.покоя < F max
Tidak membiarkan paku yang ditancapkan ke pohon rontok; kancing yang dijahit dengan benang ditahan dengan kuat di tempatnya. Menariknya, resistensi istirahatlah yang memungkinkan seseorang untuk berjalan. Selain itu, ia diarahkan ke arah pergerakan manusia, yang bertentangan dengan keadaan umum.
Dengan peningkatan gaya eksternal yang menggerakkan tubuh, ke nilai gaya gesekan statis terbesar, ia mulai bergerak. Gaya gesekan geser dipertimbangkan dalam proses menggeser satu benda di atas permukaan benda lain. Nilainya tergantung pada sifat-sifat permukaan yang berinteraksi dan gaya aksi vertikal pada permukaan.
Rumus perhitungan gaya gesekan geser: F=μР, di mana adalah koefisien proporsionalitas (gesekan geser), adalah gaya tekanan vertikal (normal).
Salah satu gaya yang mengendalikan gerak adalah gaya gesek geser yang rumusnya ditulis menggunakan hukum III Newton. Karena terpenuhinya hukum III Newton maka gaya-gaya tekanan normal dan reaksi tumpuan adalah sama besar dan berlawanan arah: P \u003d N.
Sebelum menemukan gaya gesekan, yang rumusnya memiliki bentuk berbeda (F=μ N), gaya reaksi ditentukan.
Koefisien ketahanan geser diperkenalkan secara eksperimental untuk dua permukaan gosok dan tergantung pada kualitas pemrosesan dan bahannya.
Meja. Nilai koefisien drag untuk berbagai permukaan
| no.pp | Permukaan yang berinteraksi | Nilai koefisien gesekan geser |
Baja + es | ||
Kulit + besi cor | ||
perunggu + besi | ||
Perunggu + besi cor | ||
Baja + baja |
Gaya gesekan statis terbesar, yang rumusnya ditulis di atas, dapat ditentukan dengan cara yang sama seperti gaya gesekan geser.
Ini menjadi penting ketika memecahkan masalah untuk menentukan kekuatan hambatan mengemudi. Misalnya, sebuah buku, yang digerakkan oleh tangan yang ditekan dari atas, meluncur di bawah aksi gaya tahanan diam yang muncul antara tangan dan buku. Besarnya hambatan tergantung pada nilai gaya tekanan vertikal pada buku.
Transisi nenek moyang kita dari drag ke chariots dianggap revolusioner. Penemuan roda adalah penemuan terbesar umat manusia. yang terjadi ketika roda bergerak di sepanjang permukaan, secara signifikan lebih rendah besarnya daripada tahanan geser.
Terjadinya yang berhubungan dengan gaya-gaya tekanan normal roda pada permukaan, memiliki sifat yang membedakannya dengan sliding. Karena sedikit deformasi roda, gaya tekanan yang berbeda muncul di tengah area yang terbentuk dan di sepanjang tepinya. Perbedaan gaya ini menentukan terjadinya rolling resistance.
Rumus perhitungan gaya gesekan guling biasanya diambil sama dengan proses geser. Perbedaannya hanya terlihat pada nilai koefisien drag.
Ketika kekasaran permukaan gosok berubah, nilai gaya gesekan juga berubah. Pada perbesaran tinggi, dua permukaan yang bersentuhan terlihat seperti gundukan dengan puncak yang tajam. Ketika ditumpangkan, itu adalah bagian tubuh yang menonjol yang bersentuhan satu sama lain. Total area kontak tidak signifikan. Saat bergerak atau mencoba menggerakkan tubuh, "puncak" menciptakan perlawanan. Besarnya gaya gesekan tidak bergantung pada luas permukaan kontak.
Tampaknya dua permukaan yang idealnya halus sama sekali tidak mengalami hambatan. Dalam prakteknya, gaya gesekan dalam hal ini adalah maksimum. Perbedaan ini dijelaskan oleh sifat asal usul kekuatan. Ini adalah gaya elektromagnetik yang bekerja di antara atom-atom dari benda yang berinteraksi.
Proses mekanis yang tidak disertai dengan gesekan di alam tidak mungkin, karena tidak ada cara untuk "mematikan" interaksi listrik benda bermuatan. Independensi kekuatan perlawanan dari posisi timbal balik tubuh memungkinkan kita untuk menyebutnya non-potensial.
Menariknya, gaya gesekan, yang rumusnya bervariasi tergantung pada kecepatan benda yang berinteraksi, sebanding dengan kuadrat kecepatan yang sesuai. Gaya ini mengacu pada gaya tahanan viskos dalam fluida.
Pergerakan benda padat dalam cairan atau gas, cairan di dekat permukaan padat disertai dengan resistensi kental. Terjadinya dikaitkan dengan interaksi lapisan cairan yang terperangkap oleh benda padat dalam proses pergerakan. Kecepatan lapisan yang berbeda merupakan sumber gesekan kental. Keunikan dari fenomena ini adalah tidak adanya gesekan statis fluida. Terlepas dari besarnya pengaruh eksternal, tubuh mulai bergerak saat berada di dalam cairan.
Tergantung pada kecepatan gerakan, gaya resistensi ditentukan oleh kecepatan gerakan, bentuk benda yang bergerak dan viskositas fluida. Pergerakan dalam air dan minyak dari benda yang sama disertai dengan hambatan yang besarnya berbeda.
Untuk kecepatan rendah: F = kv, di mana k adalah faktor proporsionalitas tergantung pada dimensi linier benda dan sifat medium, v adalah kecepatan benda.
Temperatur fluida juga mempengaruhi gesekan di dalamnya. Dalam cuaca dingin, mobil dihangatkan sehingga oli memanas (viskositasnya menurun) dan membantu mengurangi kerusakan bagian-bagian mesin yang bersentuhan.
Peningkatan kecepatan tubuh yang signifikan dapat menyebabkan munculnya aliran turbulen, sementara resistensi meningkat tajam. Yang penting adalah: kuadrat kecepatan gerakan, kerapatan medium, dan gaya gesekan mengambil bentuk yang berbeda:
F \u003d kv 2, di mana k adalah faktor proporsionalitas tergantung pada bentuk tubuh dan sifat-sifat medium, v adalah kecepatan tubuh.
Jika tubuh diberi bentuk ramping, turbulensi dapat dikurangi. Bentuk tubuh lumba-lumba dan paus adalah contoh sempurna dari hukum alam yang mempengaruhi kecepatan hewan.
Pekerjaan menggerakkan tubuh dicegah oleh resistensi medium. Ketika menggunakan hukum kekekalan energi, kita katakan bahwa perubahan energi mekanik sama dengan kerja gaya gesekan.
Kerja gaya dihitung dengan rumus: A = Fscosα, di mana F adalah gaya yang membuat benda bergerak sejauh s, adalah sudut antara arah gaya dan perpindahan.
Jelas, gaya resistensi berlawanan dengan gerakan tubuh, di mana cosα = -1. Pekerjaan gaya gesekan, yang rumusnya adalah A tr \u003d - Fs, adalah nilai negatif. Dalam hal ini, ia berubah menjadi internal (deformasi, pemanasan).
Ada dua jenis gesekan yang secara fundamental berbeda: gesekan geser(gesekan jenis 1) dan gesekan bergulir(gesekan jenis 2).
Gesekan geser adalah karakteristik pasangan kinematik yang lebih rendah, meskipun juga terjadi pada pasangan yang lebih tinggi. Ini adalah proses fisik dan kimia yang kompleks, yang pada akhirnya mengarah pada pemanasan elemen pasangan, penurunan sifat fisik (kekuatan) bahan dari mana mereka dibuat, keausan yang intens, kehilangan daya karena mengatasi gaya gesekan yang tidak produktif. . Penjelasan paling sederhana dari alasan resistensi terhadap gerakan selama gesekan adalah bahwa selama gerakan relatif benda padat (tautan), kekasaran mikro salah satunya bertemu kekasaran mikro yang lain, menghasilkan beberapa gaya total yang diarahkan ke gerakan relatif. Misalnya, benda padat 2 (Gbr. 5.1) bergerak ke arah yang ditunjukkan dengan kecepatan relatif relatif terhadap benda padat 1. Pada saat yang sama, kekasaran mikronya bertabrakan dengan kekasaran mikro benda 1, yang menyebabkan munculnya reaksi normal pada titik-titik kontak kekasaran mikro (reaksi ini terhadap
Nasi. 5.1 ditampilkan sebagai diagonal persegi panjang). Nilai total komponen vertikal reaksi sama dengan gaya tekan Q, dan nilai total komponen horizontal adalah gaya gesekan yang diarahkan terhadap kecepatan gerak relatif. Harus diingat bahwa gaya gesekan dari benda yang bersentuhan bertindak berpasangan, yaitu, salah satunya diterapkan pada satu benda, yang lain ke yang lain, dan gaya ini sama dan berlawanan, mirip dengan reaksi yang dipertimbangkan sebelumnya dalam kinematika. berpasangan.
Gesekan geser dibagi menjadi beberapa jenis tergantung pada kondisi di mana pasangan kinematik bekerja.
Gesekan kering, yang terjadi dengan permukaan kontak yang benar-benar bersih dan kering, tanpa jejak kelembaban, oksida, debu, dan zat lainnya. Dalam kondisi ini, permukaan gosok bersentuhan langsung satu sama lain. Kondisi gesekan seperti itu hanya dapat diperoleh dalam kondisi laboratorium.
gesekan batas khas ketika ketebalan lapisan pelumas antara permukaan gosok kurang dari 0,1 mikron.
Gesekan cairan terjadi ketika permukaan gosok benar-benar dipisahkan oleh lapisan pelumas dan kekasaran mikro tidak saling bersentuhan (Gbr. 5.2). Resistensi terhadap gerakan relatif padatan dalam hal ini sepenuhnya ditentukan oleh sifat-sifat cairan pelumas dan pada dasarnya tergantung pada viskositasnya. Keteraturan jenis gesekan ini sangat berbeda dari keteraturan jenis gesekan lainnya.
gesekan semi-cair muncul ketika kondisi gesekan cair murni tidak terpenuhi, dan kemudian di beberapa tempat kontak benda padat ada gesekan cair, di tempat lain - batas. Untuk alasan ini, jenis gesekan ini disebut Campuran. Jenis gesekan ini paling sering terjadi pada mesin.
Gesekan semi-kering itu terjadi ketika ada gesekan kering dan gesekan batas pada saat yang bersamaan. Jenis gesekan ini akan terjadi jika permukaan yang dibersihkan dari kelembaban, oksida, debu, aerosol dibiarkan beberapa waktu di udara, dan kemudian bersentuhan.
Gesekan slip
1. Gaya gesekan selalu searah dengan kecepatan gerak relatif.
2. Dengan ketelitian yang cukup untuk perhitungan teknis, gaya gesekan dapat ditentukan dengan rumus Coulomb-Amonton. Di sini, adalah koefisien gesekan; adalah reaksi normal yang terjadi pada pasangan kinematik di bawah aksi gaya tekan.
3. Koefisien gesekan tergantung pada sifat fisik dan kondisi permukaan gosok, yaitu kekasaran, keberadaan dan jenis pelumas, dll.
4. Koefisien gesekan tergantung pada kecepatan gerak relatif benda
(Gbr. 5.3), namun, dengan akurasi yang cukup untuk latihan, diasumsikan bahwa ia tetap konstan pada kecepatan apa pun. Sejumlah penelitian telah menemukan bahwa ketika memulai, koefisien gesekan lebih besar daripada saat bergerak. Rasio ini disebut koefisien gesekan statis, atau koefisien gesekan statis. Hal ini ditunjuk dan dianggap bahwa, pada saat yang sama, terlepas dari kecepatan gerakan.
5. Koefisien gesekan statis tergantung pada waktu kontak benda padat saat istirahat, yang dijelaskan oleh interpenetrasi bertahap bahan benda satu sama lain. Semakin lama tubuh berada dalam kontak tak bergerak, semakin dalam penetrasi dan semakin sulit untuk memindahkannya nanti.
6. Koefisien gesekan tergantung pada tekanan spesifik. Hubungan ini ditunjukkan dalam
Nasi. 5.4. Pertama, nilai koefisien meningkat tajam, kemudian, setelah mencapai nilai tertentu, ia tetap konstan, dan kemudian, pada nilai tekanan spesifik yang cukup besar, ia meningkat tajam lagi, karena deformasi plastis bahan-bahan menggosok permukaan. Namun, dalam perhitungan teknis, ketergantungan seperti itu tidak diperhitungkan, tetapi nilainya dianggap konstan, yang tidak berubah dalam berbagai perubahan tekanan tertentu.
Nilai koefisien gesekan untuk berbagai bahan dan kondisi operasi permukaan gosok diberikan dalam buku referensi fisik dan teknis.
Gesekan terjadi ketika benda berada dalam kontak langsung, mencegah gerakan relatifnya, dan selalu diarahkan sepanjang permukaan kontak.
Gaya gesekan bersifat elektromagnetik, seperti juga gaya elastis. Gesekan antara permukaan dua benda padat disebut gesekan kering. Gesekan antara benda padat dan media cair atau gas disebut gesekan kental.
Membedakan friksi statis, gesekan geser dan gesekan bergulir.
Gesekan istirahat- terjadi tidak hanya saat menggeser satu permukaan ke permukaan lain, tetapi juga saat mencoba menyebabkan geser ini. Gesekan statis menjaga beban pada sabuk konveyor yang bergerak agar tidak tergelincir, menjaga paku tetap masuk ke papan, dll.
Gaya gesekan statis adalah gaya yang mencegah terjadinya gerakan satu benda relatif terhadap benda lain, selalu diarahkan melawan gaya yang diberikan dari luar sejajar dengan permukaan kontak, yang berusaha memindahkan benda dari tempatnya.
Semakin besar gaya yang cenderung untuk menggerakkan benda, semakin besar gaya gesekan statis. Namun, untuk dua benda yang bersentuhan, ia memiliki nilai maksimum (F tr.p.) maks, lebih dari yang tidak bisa, dan yang tidak bergantung pada luas kontak permukaan:
(F tr.p.) maks = p N,
di mana p- koefisien gesekan statis, N- mendukung gaya reaksi.
Gaya gesekan statis maksimum tergantung pada bahan benda dan pada kualitas pemrosesan permukaan yang bersentuhan.
Geser gesekan. Jika kita menerapkan gaya pada tubuh yang melebihi gaya gesekan statis maksimum, tubuh akan bergerak dan mulai bergerak. Gesekan saat diam akan digantikan oleh gesekan geser.
Gaya gesekan geser juga sebanding dengan gaya tekanan normal dan gaya reaksi tumpuan:
F tr \u003d N.
gesekan bergulir. Jika benda tidak meluncur pada permukaan benda lain, tetapi seperti roda yang menggelinding, maka gesekan yang terjadi pada titik kontak disebut gesekan menggelinding. Ketika roda menggelinding di sepanjang jalan, itu terus-menerus ditekan ke dalamnya, sehingga selalu ada gundukan di depannya, yang harus diatasi. Inilah yang menyebabkan gesekan bergulir. Gesekan bergulir semakin sedikit, semakin sulit jalan.
Gaya gesekan guling juga sebanding dengan gaya reaksi tumpuan:
F tr.qual = qual N,
di mana kualitas- koefisien gesekan guling.
Karena kualitas<< μ , pada beban yang sama, gaya gesek guling jauh lebih kecil daripada gaya gesek geser.
Penyebab gaya gesekan adalah kekasaran permukaan benda yang berkontak dan gaya tarik antarmolekul pada titik-titik kontak benda gosok. Dalam kasus pertama, permukaan yang tampaknya halus sebenarnya memiliki ketidakteraturan mikroskopis yang, ketika meluncur, saling menangkap dan mengganggu gerakan. Dalam kasus kedua, daya tarik dimanifestasikan bahkan dengan permukaan yang dipoles dengan baik.
Benda padat yang bergerak dalam zat cair atau gas dipengaruhi oleh kekuatan resistensi sedang, diarahkan terhadap kecepatan tubuh relatif terhadap lingkungan dan memperlambat gerakan.
Gaya resistensi medium hanya muncul selama gerakan tubuh dalam medium ini. Tidak ada yang seperti gaya gesekan statis di sini. Sebaliknya, benda-benda di dalam air jauh lebih mudah dipindahkan daripada di permukaan yang keras.
