Karasal koşullarda sürtünme kuvveti, cisimlerin herhangi bir hareketine eşlik eder. Bu cisimler birbirine göre hareket ederse, iki cisim temas ettiğinde ortaya çıkar. Sürtünme kuvveti, dik olarak yönlendirilen elastik kuvvetin aksine, her zaman temas yüzeyi boyunca yönlendirilir (Şekil 1, Şekil 2).
Pirinç. 1. Sürtünme kuvveti ile elastik kuvvetin yönleri arasındaki fark
Pirinç. 2. Yüzey çubuğa etki eder ve çubuk yüzey üzerinde hareket eder
Kuru ve kuru olmayan sürtünme türleri vardır. Katılar temas ettiğinde kuru tip sürtünme meydana gelir.
Yatay bir yüzey üzerinde duran bir çubuk düşünün (Şek. 3). Yerçekimi kuvvetinden ve desteğin tepki kuvvetinden etkilenir. Küçük bir kuvvetle çubuğa etki edelim , yüzey boyunca yönlendirilir. Çubuk hareket etmezse, uygulanan kuvvet, statik sürtünme kuvveti adı verilen başka bir kuvvetle dengelenir.
Pirinç. 3. Statik sürtünme kuvveti
Statik sürtünme kuvveti () cismi başka bir cisimle temas yüzeyine paralel olarak hareket ettirme eğiliminde olan kuvvete zıt yönde ve büyüklükte eşittir.
"Kesme" kuvvetindeki bir artışla, çubuk hareketsiz kalır, bu nedenle statik sürtünme kuvveti de artar. Yeterince büyük bir kuvvetle, çubuk hareket etmeye başlayacaktır. Bu, statik sürtünme kuvvetinin sonsuza kadar artamayacağı anlamına gelir - bir üst sınır vardır, bundan daha fazlası olamaz. Bu limitin değeri maksimum statik sürtünme kuvvetidir.
Bir dinamometre ile çubuk üzerinde hareket edelim.
Pirinç. 4. Sürtünme kuvvetinin dinamometre ile ölçülmesi
Dinamometre üzerine bir kuvvetle etki ederse, maksimum statik sürtünme kuvvetinin, çubuğun kütlesindeki bir artışla, yani yerçekimi kuvvetinin ve tepki kuvvetinin artmasıyla daha büyük olduğu görülebilir. destek. Doğru ölçümler alınırsa, maksimum statik sürtünme kuvvetinin desteğin tepki kuvvetiyle doğru orantılı olduğunu gösterecektir:
maksimum statik sürtünme kuvvetinin modülü nerede; N– destek tepki kuvveti (normal basınç); - statik sürtünme katsayısı (orantılılık). Bu nedenle, maksimum statik sürtünme kuvveti, normal basıncın kuvveti ile doğru orantılıdır.
Bir dinamometre ve sabit kütleli bir çubukla bir deney yaparsak, çubuğu farklı taraflarda döndürürken (tablo ile temas alanını değiştirirken), maksimum statik sürtünme kuvvetinin değişmediğini görebiliriz ( Şekil 5). Bu nedenle maksimum statik sürtünme kuvveti temas alanına bağlı değildir.
Pirinç. 5. Statik sürtünme kuvvetinin maksimum değeri, temas alanına bağlı değildir.
Daha doğru çalışmalar, statik sürtünmenin tamamen gövdeye ve formüle uygulanan kuvvet tarafından belirlendiğini göstermektedir.
Statik sürtünme kuvveti cismin hareket etmesini her zaman engellemez. Örneğin, statik sürtünme kuvveti ayakkabının tabanına etki ederek hızlanma sağlar ve zeminde kaymadan yürümenizi sağlar (Şekil 6).
Pirinç. 6. Ayakkabının tabanına etki eden statik sürtünme kuvveti
Başka bir örnek: Bir arabanın tekerleğine etki eden statik sürtünme kuvveti, kaymadan hareket etmeye başlamanızı sağlar (Şekil 7).
Pirinç. 7. Araba tekerleğine etki eden statik sürtünme kuvveti
Kayış tahriklerinde statik sürtünme kuvveti de etki eder (Şekil 8).
Pirinç. 8. Kayış tahriklerinde statik sürtünme kuvveti
Vücut hareket ediyorsa, yüzeyin yanından ona etki eden sürtünme kuvveti kaybolmaz, bu tür sürtünmeye denir. kayma sürtünmesi. Ölçümler, kayma sürtünme kuvvetinin, büyüklük olarak statik sürtünmenin maksimum kuvvetine pratik olarak eşit olduğunu göstermektedir (Şekil 9).
Pirinç. 9. Kayma sürtünme kuvveti
Kayma sürtünme kuvveti her zaman cismin hızına karşıdır, yani hareketi engeller. Sonuç olarak, vücut sadece sürtünme kuvvetinin etkisi altında hareket ettiğinde, ona negatif ivme kazandırır, yani vücudun hızı sürekli azalır.
Kayma sürtünme kuvvetinin büyüklüğü de normal basıncın kuvvetiyle orantılıdır.
kayma sürtünme kuvvetinin modülü nerede; N– destek tepki kuvveti (normal basınç); – kayma sürtünme katsayısı (orantılılık).
Şekil 10, sürtünme kuvvetinin uygulanan kuvvete bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir. İki farklı alanı gösterir. Uygulanan kuvvetin artmasıyla sürtünme kuvvetinin arttığı ilk bölüm statik sürtünmeye karşılık gelir. Sürtünme kuvvetinin dış kuvvete bağlı olmadığı ikinci kısım, kayma sürtünmesine karşılık gelir.
Pirinç. 10. Sürtünme kuvvetinin uygulanan kuvvete bağımlılığının grafiği
Kayma sürtünme katsayısı yaklaşık olarak statik sürtünme katsayısına eşittir. Tipik olarak, kayma sürtünme katsayısı birden azdır. Bu, kayma sürtünme kuvvetinin normal basınç kuvvetinden daha az olduğu anlamına gelir.
Kayma sürtünme katsayısı, birbirine sürtünen iki cismin bir özelliğidir, bu, cisimlerin hangi malzemelerden yapıldığına ve yüzeylerin ne kadar iyi işlendiğine (pürüzsüz veya pürüzlü) bağlıdır.
Statik ve kayan sürtünme kuvvetlerinin kaynağı, mikroskobik seviyedeki herhangi bir yüzeyin düz olmaması gerçeğinden kaynaklanmaktadır, herhangi bir yüzeyde her zaman mikroskobik homojensizlikler vardır (Şekil 11).
Pirinç. 11. Mikroskobik düzeyde vücut yüzeyleri
Temas halindeki iki cisim birbirine göre hareket etme girişimine maruz kaldığında, bu homojensizlikler çengellenir ve bu hareketi engeller. Az miktarda uygulanan kuvvet ile bu kavrama, cisimlerin hareket etmesini önlemek için yeterlidir, bu nedenle statik sürtünme ortaya çıkar. Dış kuvvet maksimum statik sürtünmeyi aştığında, o zaman pürüzlülüğün birleşmesi cisimleri tutmak için yeterli olmaz ve cisimler arasında kayma sürtünme kuvveti hareket ederken birbirlerine göre kaymaya başlarlar.
Bu tür sürtünme, cisimler birbirinin üzerine yuvarlandığında veya bir cisim diğerinin yüzeyinde yuvarlandığında meydana gelir. Yuvarlanma sürtünmesi, kayma sürtünmesi gibi, vücuda negatif ivme kazandırır.
Yuvarlanma sürtünme kuvvetinin meydana gelmesi, yuvarlanan gövdenin ve destek yüzeyinin deformasyonundan kaynaklanmaktadır. Böylece, yatay bir yüzeye yerleştirilmiş bir tekerlek, ikincisini deforme eder. Tekerlek hareket ettiğinde, deformasyonların düzelmesi için zaman yoktur, bu nedenle tekerlek her zaman küçük bir tepeye tırmanmak zorundadır, bu da yuvarlanmayı yavaşlatan bir kuvvet anına neden olur.
Pirinç. 12. Yuvarlanma sürtünme kuvvetinin oluşumu
Kural olarak, yuvarlanan sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, diğer her şey eşit olduğunda, kayma sürtünme kuvvetinden birçok kez daha azdır. Bu nedenle, haddeleme mühendislikte yaygın bir hareket türüdür.
Katı bir cisim bir sıvı veya gaz içinde hareket ettiğinde, ortamın yanından ona bir direnç kuvveti etki eder. Bu kuvvet vücudun hızına karşı yönlendirilir ve hareketi yavaşlatır (Şekil 13).
Direnç kuvvetinin temel özelliği, yalnızca cismin ve çevresinin bağıl hareketinin varlığında meydana gelmesidir. Yani sıvılarda ve gazlarda statik sürtünme kuvveti yoktur. Bu, bir kişinin sudaki ağır bir mavnayı bile hareket ettirebilmesine yol açar.
Pirinç. 13. Bir sıvı veya gaz içinde hareket ederken bir cisme etkiyen direnç kuvveti
Direnç kuvveti modülü şunlara bağlıdır:
Vücudun boyutundan ve geometrik şeklinden (Şek. 14);
Vücut yüzeyinin koşulları (Şekil 15);
Bir sıvı veya gazın özellikleri (Şekil 16);
Vücudun ve çevresinin göreceli hızı (Şekil 17).
Pirinç. 14. Direnç kuvveti modülünün geometrik şekil üzerindeki bağımlılıkları
Pirinç. 15. Direnç kuvveti modülünün vücut yüzeyinin durumuna bağımlılıkları
Pirinç. 16. Bir sıvı veya gazın özelliklerine direnç kuvveti modülünün bağımlılıkları
Pirinç. 17. Direnç kuvveti modülünün cismin ve çevresinin nispi hızına bağımlılıkları
Şekil 18, direnç kuvvetinin vücudun hızına bağımlılığının bir grafiğini göstermektedir. Sıfıra eşit bir bağıl hızda, sürükleme kuvveti cisme etki etmez. Göreceli hızın artmasıyla direnç kuvveti önce yavaş büyür ve daha sonra büyüme hızı artar.
Pirinç. 18. Direnç kuvvetinin vücudun hızına bağımlılığının grafiği
Göreceli hızın düşük değerlerinde, sürükleme kuvveti bu hızın değeri ile doğru orantılıdır:
bağıl hızın değeri nerede; - viskoz ortamın türüne, gövdenin şekline ve boyutuna bağlı olan direnç katsayısı.
Göreceli hız yeterince büyükse, sürükleme kuvveti bu hızın karesiyle orantılı hale gelir.
bağıl hızın değeri nerede; sürükleme katsayısıdır.
Her özel durum için formül seçimi ampirik olarak belirlenir.
600 g kütleli bir cisim yatay bir yüzey boyunca düzgün bir şekilde hareket etmektedir (Şek. 19). Bu durumda, değeri 1,2 N olan bir kuvvet uygulanır. Gövde ile yüzey arasındaki sürtünme katsayısının değerini belirleyin.
aranan kuru. Aksi takdirde, sürtünmeye "sıvı" denir. Kuru sürtünmenin karakteristik bir ayırt edici özelliği, statik sürtünmenin varlığıdır.
Sürtünme kuvvetinin cisimlerin birbirleri üzerindeki basınç kuvvetine (desteğin reaksiyon kuvveti), sürtünme yüzeylerinin malzemelerine, bağıl hareket hızına ve sürtünme kuvvetine bağlı olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir. olumsuzluk temas alanına bağlıdır. (Bu, hiçbir cismin kesinlikle eşit olmadığı gerçeğiyle açıklanabilir. Bu nedenle, gerçek temas alanı gözlemlenenden çok daha azdır. Ek olarak, alanı artırarak, özgül basıncı azaltırız. cisimler birbirinin üzerindedir.) Sürtünen yüzeyleri karakterize eden değere denir. sürtünme katsayısı, ve çoğunlukla Latince "k" harfi veya Yunanca "μ" harfi ile gösterilir. Sürtünen yüzeylerin işlenmesinin niteliğine ve kalitesine bağlıdır. Ek olarak, sürtünme katsayısı hıza bağlıdır. Bununla birlikte, çoğu zaman bu bağımlılık zayıf bir şekilde ifade edilir ve daha yüksek ölçüm doğruluğu gerekli değilse, "k" sabit olarak kabul edilebilir.
İlk yaklaşım olarak, kayma sürtünme kuvvetinin büyüklüğü aşağıdaki formülle hesaplanabilir:
Neresi
Kayan sürtünme katsayısı,
Normal destek reaksiyonunun kuvveti.
Etkileşim fiziğine göre, sürtünme genellikle aşağıdakilere ayrılır:
Sürtünme etkileşimi bölgesinde meydana gelen fiziksel ve kimyasal süreçlerin karmaşıklığı nedeniyle, klasik mekanik yöntemleri kullanılarak sürtünme süreçleri prensipte tanımlanamaz.
Mekanik süreçlerde, her zaman, az ya da çok, mekanik hareketin maddenin diğer hareket biçimlerine (çoğunlukla termal bir hareket biçimine) dönüşümü gerçekleşir. İkinci durumda, cisimler arasındaki etkileşimlere sürtünme kuvvetleri denir.
Temas yüzeylerinin farklı durumları ile temas halindeki çeşitli cisimlerin (katı içinde katı, sıvı veya gaz içinde katı, gaz içinde sıvı vb.) hareketiyle ilgili deneyler, temas eden cisimlerin göreceli hareketi sırasında sürtünme kuvvetlerinin ortaya çıktığını ve temas yüzeylerine teğetsel olarak bağıl hız vektörüne karşı yönlendirilir. Bu durumda, etkileşen cisimler her zaman ısıtılır.
Sürtünme kuvvetleri, göreceli hareketlerinden kaynaklanan, temas halindeki cisimler arasındaki teğetsel etkileşimler olarak adlandırılır. Çeşitli cisimlerin göreli hareketinden kaynaklanan sürtünme kuvvetlerine dış sürtünme kuvvetleri denir.
Sürtünme kuvvetleri aynı cismin parçalarının göreli hareketi sırasında da ortaya çıkar. Aynı cismin katmanları arasındaki sürtünmeye iç sürtünme denir.
Gerçek hareketlerde, her zaman daha büyük veya daha küçük sürtünme kuvvetleri ortaya çıkar. Bu nedenle, hareket denklemlerini derlerken, kesinlikle konuşursak, her zaman sürtünme kuvvetini F tr cisme etki eden kuvvetlerin sayısına dahil etmeliyiz.
Vücut, hareket sırasında ortaya çıkan sürtünme kuvvetini bir dış kuvvet dengelediğinde düzgün ve doğrusal hareket eder.
Bir cisme etki eden sürtünme kuvvetini ölçmek için cismin ivmesiz hareket etmesi için cisme uygulanması gereken kuvveti ölçmek yeterlidir.
Wikimedia Vakfı. 2010 .
statik sürtünme kuvveti- sürtünmeyi sınırlama Kaymanın başladığı anda hareketsiz durumdaki sürtünme kuvveti. Kod IFToMM: 3.5.48 Bölüm: MEKANİZMA DİNAMİKLERİ ... Mekanizmalar ve makineler teorisi
Dış sürtünmeyi karakterize eden değer. Bir cismin diğeri üzerindeki hareket türüne bağlı olarak, T ... Fiziksel Ansiklopedi
Sürtünme kuvveti F'nin, bir cismi diğerine karşı bastıran bir yük uygulandığında meydana gelen temas yüzeyine normal boyunca yönlendirilen reaksiyon T'ye oranı: f = F / T. Teknik hesaplamaların yapılmasında kullanılan karakteristikten dolayı, ... ...
Sürtünme, sürtünme. Sürtünme kelimesindeki üç çeşit yalın anlamın birleşimi merak uyandırıyor. Mekanik terimi sürtünme, sosyal ilişkileri karakterize etmek için kullanılmıştır. Bu, 19. yüzyılın son üçte birinin edebi dilinde oldu, daha önce değil ... ... Kelimelerin tarihi
KUVVET- diğer bedenlerden vücut üzerindeki mekanik etkinin vektör miktarı ölçüsü ve diğer fiziksel yoğunluk. süreçler ve alanlar. Kuvvetler farklıdır: (1) S. Ampere, akımlı bir iletkene etki eden (bkz.) kuvvet; kuvvet vektörünün yönü ... ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi
Sürtünme, katı cisimlerin bağıl hareketleri (yer değiştirme) sırasında veya katı bir cismin sıvı veya gaz halindeki bir ortamda hareketi sırasında etkileşim sürecidir. Başka bir şekilde sürtünme etkileşimi (İngiliz sürtünmesi) olarak adlandırılır. Sürtünme süreçlerinin incelenmesi ... ... Wikipedia
Kayan sürtünme kuvvetleri, göreceli hareketleri sırasında temas halindeki cisimler arasında ortaya çıkan kuvvetlerdir. Gövdeler arasında sıvı veya gaz halinde bir tabaka (yağlama) yoksa, bu sürtünmeye kuru denir. Aksi takdirde, sürtünme ... ... Wikipedia
dış kayma sürtünmesi- temas sürtünmesi - bir cismin diğerinin yüzeyindeki hareketine karşı mekanik direnç; deformasyon bölgesinde, alet ve işlenen malzemenin etkileşimi sırasında meydana gelir. İşleme sırasında temas sürtünmesinin özellikleri ... ... Metalurji Ansiklopedik Sözlüğü
Sabit dış bileziğe sahip rulmanlı yatak Rulman, bir mili, aksı veya başka bir yapıyı destekleyen, uzaydaki konumu sabitleyen, dönme, salınım veya doğrusallık sağlayan bir desteğin parçası olan teknik bir cihazdır ... ... Wikipedia
Birleşme yüzeyleri kaydığında sürtünmenin meydana geldiği bir Mekanizmanın veya makinenin (Bkz. Makine) desteği veya kılavuzu. Yükün algılanması yönünde, radyal ve eksenel (itme) P. ayırt edilir. Yağlama rejimine bağlı olarak... Büyük Sovyet Ansiklopedisi
Sürtünme günlük hayatta her zaman karşılaştığımız bir olgudur. Sürtünmenin zararlı mı yoksa faydalı mı olduğunu belirlemek imkansızdır. Kaygan buzda bir adım atmak bile zor bir iş gibi görünüyor; engebeli bir asfaltta yürümek bir zevktir. Yağlama yapılmayan araba parçaları çok daha hızlı aşınır.
Sürtünme çalışması, temel özelliklerinin bilgisi, bir kişinin onu kullanmasına izin verir.
Bir cismi diğerinin yüzeyinde hareket ettirme veya hareket ettirme girişiminden kaynaklanan, hareket yönüne karşı yönlendirilen, hareketli cisimlere uygulanan kuvvete sürtünme kuvveti denir. Formülü birçok parametreye bağlı olan sürtünme kuvvetinin modülü, direncin türüne göre değişir.
Aşağıdaki sürtünme türleri ayırt edilir:
kayma;
yuvarlanma.
Ağır bir cismi (dolap, taş) yerinden oynatmaya çalışmak gerginliğe yol açar, aynı zamanda cismi hareket ettirmek her zaman mümkün değildir. Dinlenme ile etkileşime girer.
Hesaplanan statik sürtünme, yeterince doğru bir şekilde belirlenmesine izin vermez. Newton'un üçüncü yasasının işleyişi nedeniyle, statik direnç kuvvetinin büyüklüğü uygulanan kuvvete bağlıdır.
Kuvvet arttıkça sürtünme kuvveti de artar.
0 < F тр.покоя < F max
Ağaca çakılan çivilerin düşmesine izin vermez; iplikle dikilmiş düğmeler sıkıca yerinde tutulur. İlginçtir ki, bir kişinin yürümesine izin veren dinlenme direncidir. Ayrıca, genel durumla çelişen insan hareketi yönünde yönlendirilir.
Cismi hareket ettiren dış kuvvetin en büyük statik sürtünme kuvveti değerine yükselmesiyle birlikte hareket etmeye başlar. Sürtünme kuvveti, bir cismi diğerinin yüzeyi üzerinde kaydırma sürecinde dikkate alınır. Değeri, etkileşen yüzeylerin özelliklerine ve yüzey üzerindeki dikey hareketin kuvvetine bağlıdır.
Kayma sürtünme kuvveti için hesaplama formülü: F=μР, burada μ orantı katsayısıdır (kayma sürtünmesi), Р dikey (normal) basınç kuvvetidir.
Hareketi kontrol eden kuvvetlerden biri, formülü Newton'un üçüncü yasası kullanılarak yazılan kayma sürtünme kuvvetidir.Newton'un üçüncü yasasının yerine getirilmesi nedeniyle, normal basınç kuvvetleri ve desteğin tepkisi aynı büyüklükte ve yönün tersi: P \u003d N.
Formülü farklı bir şekil alan (F=μ N) sürtünme kuvveti bulunmadan önce reaksiyon kuvveti belirlenir.
Kayma direnci katsayısı, iki sürtünme yüzeyi için deneysel olarak tanıtılır ve bunların işleme ve malzemelerinin kalitesine bağlıdır.
Masa. Çeşitli yüzeyler için sürükleme katsayısının değeri
| numara | Etkileşen yüzeyler | Kayma sürtünme katsayısının değeri |
Çelik + buz | ||
Deri + dökme demir | ||
bronz+demir | ||
Bronz + dökme demir | ||
Çelik+çelik |
Formülü yukarıda yazılan en büyük statik sürtünme kuvveti, kayma sürtünme kuvveti ile aynı şekilde belirlenebilir.
Bu, sürüş direncinin gücünü belirlemek için sorunları çözerken önemli hale gelir. Örneğin yukarıdan bastırılan bir el ile hareket ettirilen bir kitap, el ile kitap arasında oluşan dinlenme direnç kuvvetinin etkisi altında kayar. Direnç miktarı, kitap üzerindeki dikey basınç kuvvetinin değerine bağlıdır.
Atalarımızın arabalardan arabalara geçişi devrimci olarak kabul edilir. Tekerleğin icadı insanlığın en büyük icadıdır. tekerlek yüzey boyunca hareket ettiğinde meydana gelen, kayma direncinden önemli ölçüde daha düşüktür.
Oluşumu, tekerleğin yüzey üzerindeki normal basınç kuvvetleri ile ilişkilidir, onu kaymadan ayıran bir yapıya sahiptir. Tekerleğin hafif deformasyonu nedeniyle, oluşturulan alanın merkezinde ve kenarları boyunca farklı basınç kuvvetleri ortaya çıkar. Kuvvetlerdeki bu fark, yuvarlanma direncinin oluşumunu belirler.
Yuvarlanma sürtünme kuvveti için hesaplama formülü genellikle kayma işlemine benzer şekilde alınır. Fark sadece sürükleme katsayısı değerlerinde görülebilir.
Sürtünen yüzeylerin pürüzlülüğü değiştiğinde sürtünme kuvvetinin değeri de değişir. Yüksek büyütmede, temas halindeki iki yüzey keskin tepeleri olan tümsekler gibi görünür. Üst üste bindirildiğinde, birbiriyle temas halinde olan vücudun çıkıntılı kısımlarıdır. Toplam temas alanı önemsizdir. Vücutları hareket ettirirken veya hareket ettirmeye çalışırken "tepeler" direnç yaratır. Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, temas yüzeylerinin alanına bağlı değildir.
İdeal olarak pürüzsüz iki yüzeyin kesinlikle hiçbir direnç yaşamaması gerektiği görülüyor. Pratikte, bu durumda sürtünme kuvveti maksimumdur. Bu tutarsızlık, kuvvetlerin kökeninin doğası ile açıklanmaktadır. Bunlar, etkileşen cisimlerin atomları arasında hareket eden elektromanyetik kuvvetlerdir.
Doğada sürtünmenin eşlik etmediği mekanik süreçler imkansızdır, çünkü yüklü cisimlerin elektriksel etkileşimini “kapatmanın” bir yolu yoktur. Direnç kuvvetlerinin cisimlerin karşılıklı konumundan bağımsız olması, onları potansiyel olmayan olarak adlandırmamızı sağlar.
İlginç bir şekilde, formülü etkileşen cisimlerin hızına bağlı olarak değişen sürtünme kuvveti, karşılık gelen hızın karesiyle orantılıdır. Bu kuvvet, sıvıdaki viskoz direnç kuvvetini ifade eder.
Katı bir cismin sıvı veya gaz içindeki hareketine, katı bir yüzeye yakın sıvıya viskoz direnç eşlik eder. Oluşumu, hareket sürecinde katı bir cisim tarafından sürüklenen sıvı katmanlarının etkileşimi ile ilişkilidir. Farklı katman hızları viskoz sürtünme kaynağıdır. Bu fenomenin özelliği, sıvı statik sürtünmesinin olmamasıdır. Dış etkinin büyüklüğü ne olursa olsun, vücut sıvı içindeyken hareket etmeye başlar.
Hareket hızına bağlı olarak direnç kuvveti hareket hızı, hareketli cismin şekli ve sıvının viskozitesi ile belirlenir. Aynı cismin sudaki ve yağındaki harekete farklı büyüklükte direnç eşlik eder.
Düşük hızlar için: F = kv, burada k, cismin doğrusal boyutlarına ve ortamın özelliklerine bağlı bir orantı faktörüdür, v cismin hızıdır.
Sıvının sıcaklığı da içindeki sürtünmeyi etkiler. Soğuk havalarda, araba ısınır, böylece yağ ısınır (viskozitesi düşer) ve temas halindeki motor parçalarının tahribatını azaltmaya yardımcı olur.
Vücudun hızındaki önemli bir artış, türbülanslı akışların ortaya çıkmasına neden olabilirken, direnç keskin bir şekilde artar. Önemli olan hareket hızının karesi, ortamın yoğunluğu ve sürtünme kuvvetinin farklı bir biçim almasıdır:
F \u003d kv 2, burada k, vücudun şekline ve ortamın özelliklerine bağlı olarak bir orantılılık faktörüdür, v vücudun hızıdır.
Vücuda aerodinamik bir şekil verilirse türbülans azaltılabilir. Yunusların ve balinaların vücut şekilleri, hayvanların hızını etkileyen doğa yasalarının mükemmel bir örneğidir.
Bedeni hareket ettirme işi çevrenin direnci ile engellenir. Enerjinin korunumu yasasını kullanırken, mekanik enerjideki değişimin sürtünme kuvvetlerinin işine eşit olduğunu söylüyoruz.
Kuvvetin işi şu formülle hesaplanır: A = Fscosα, burada F, cismin altında s mesafesi kadar hareket ettiği kuvvettir, α, kuvvet ve yer değiştirme yönleri arasındaki açıdır.
Açıkçası, direnç kuvveti vücudun hareketine zıttır, bu nedenle cosα = -1. Formülü A tr \u003d - Fs olan sürtünme kuvvetinin işi negatif bir değerdir. Bu durumda içe dönüşür (deformasyon, ısınma).
Temelde farklı iki ana sürtünme türü vardır: kayma sürtünmesi(1. tür sürtünme) ve yuvarlanma sürtünmesi(2. tür sürtünme).
Kayma sürtünmesi, daha yüksek çiftlerde de meydana gelmesine rağmen, düşük kinematik çiftlerin özelliğidir. Sonuçta bir çiftin elemanlarının ısınmasına, yapıldıkları malzemelerin fiziksel (kuvvet) özelliklerinin bozulmasına, yoğun aşınmaya, sürtünme kuvvetlerinin verimsiz üstesinden gelme nedeniyle güç kayıplarına yol açan karmaşık bir fiziksel ve kimyasal işlemdir. . Sürtünme sırasında harekete karşı direncin nedenlerinin en basit açıklaması, katı cisimlerin (bağlar) göreli hareketi sırasında, birinin mikro pürüzlülüğünün diğerinin mikro pürüzlülüğünü karşılaması ve bunun sonucunda göreceli harekete yönelik bir miktar toplam kuvvetin oluşmasıdır. Örneğin, katı gövde 2 (Şekil 5.1), katı gövde 1'e göre göreceli bir hızla belirtilen yönde hareket eder. Aynı zamanda, mikro pürüzlülükleri, 1. gövdenin mikro pürüzlülükleri ile çarpışır ve bu, noktalarda normal reaksiyonların ortaya çıkmasına neden olur. mikro pürüzlülüklerin teması (bu reaksiyonlar
pilav. 5.1 dikdörtgenlerin köşegenleri olarak gösterilmiştir). Reaksiyonların dikey bileşenlerinin toplam değeri, sıkıştırma kuvvetine eşittir. Q, ve yatay bileşenlerin toplam değeri, bağıl hareket hızına karşı yönlendirilen sürtünme kuvvetidir. Temas eden cisimlerin sürtünme kuvvetlerinin çiftler halinde hareket ettiği, yani birinin bir cisme, diğerinin diğerine uygulandığı ve bu kuvvetlerin kinematikte daha önce düşünülen reaksiyonlara benzer şekilde eşit ve zıt olduğu unutulmamalıdır. çiftler.
Kayma sürtünmesi, kinematik çiftlerin çalıştığı koşullara bağlı olarak birkaç türe ayrılır.
kuru sürtünme, nem, oksit, toz ve diğer maddelerden arındırılmış, kesinlikle temiz ve kuru temas yüzeyleri ile oluşur. Bu koşullar altında, sürtünme yüzeyleri doğrudan birbirine temas eder. Bu tür sürtünme koşulları ancak laboratuvar koşullarında elde edilebilir.
sınır sürtünmesi sürtünme yüzeyleri arasındaki yağlayıcı tabakanın kalınlığı 0,1 mikrondan az olduğunda tipiktir.
sıvı sürtünmesi sürtünme yüzeyleri bir yağlayıcı tabakası ile tamamen ayrıldığında ve mikro pürüzler birbirine hiç değmediğinde gerçekleşir (Şekil 5.2). Bu durumda katıların bağıl hareketine karşı direnç, tamamen yağlama sıvısının özellikleri tarafından belirlenir ve esas olarak viskozitesine bağlıdır. Bu tür sürtünmenin düzenlilikleri, diğer sürtünme türlerinin düzenliliklerinden belirgin şekilde farklıdır.
yarı sıvı sürtünmesi tamamen sıvı sürtünme koşulları karşılanmadığında ortaya çıkar ve daha sonra katı cisimlerin bazı temas yerlerinde sıvı sürtünme vardır, diğerlerinde - sınır. Bu nedenle bu tür sürtünmeye denir. karışık. Bu tür sürtünme en çok makinelerde meydana gelir.
Yarı kuru sürtünme aynı anda hem kuru sürtünme hem de sınır sürtünmesi olduğunda olur. Bu tür sürtünme, nemden, oksitlerden, tozdan, aerosollerden temizlenen yüzeyler bir süre havada bırakılır ve daha sonra temas ettirilirse ortaya çıkar.
kayma sürtünmesi
1. Sürtünme kuvveti daima bağıl hareketin hızına karşıdır.
2. Teknik hesaplamalar için yeterli doğrulukla, sürtünme kuvveti Coulomb-Amonton formülü ile belirlenebilir. Burada, sürtünme katsayısı; bir sıkıştırma kuvvetinin etkisi altında bir kinematik çiftte meydana gelen normal bir reaksiyondur.
3. Sürtünme katsayısı, sürtünme yüzeylerinin fiziksel doğasına ve durumuna, yani pürüzlülüğe, yağlayıcının varlığına ve tipine vb. bağlıdır.
4. Sürtünme katsayısı, cisimlerin bağıl hareketinin hızına bağlıdır.
(Şekil 5.3), bununla birlikte, uygulama için yeterli doğrulukla, herhangi bir hızda sabit kaldığı varsayılmaktadır. Çok sayıda çalışma, yola çıkarken sürtünme katsayısının hareket ederken olduğundan daha büyük olduğunu bulmuştur. Bu oran denir statik sürtünme katsayısı veya statik sürtünme katsayısı. Aynı zamanda, hareket hızından bağımsız olarak belirlenir ve kabul edilir.
5. Statik sürtünme katsayısı, cisimlerin malzemelerinin kademeli olarak birbirine nüfuz etmesiyle açıklanan, hareketsiz haldeki katı cisimlerin temas süresine bağlıdır. Cisimler ne kadar uzun süre hareketsiz temas halinde olursa, penetrasyon o kadar derin olur ve onları daha sonra hareket ettirmek o kadar zor olur.
6. Sürtünme katsayısı özgül basınca bağlıdır. Bu ilişki gösterilmektedir
pilav. 5.4. İlk olarak, katsayının değeri keskin bir şekilde artar, daha sonra belirli bir değere ulaştıktan sonra sabit kalır ve daha sonra, özgül basıncın yeterince büyük değerlerinde, malzemelerin plastik deformasyonları nedeniyle tekrar keskin bir şekilde artar. sürtünme yüzeyleri. Bununla birlikte, teknik hesaplamalarda, böyle bir bağımlılık dikkate alınmaz, ancak değerin sabit olduğu varsayılır, bu da spesifik basınçtaki geniş bir değişiklik aralığında değişmez.
Sürtünen yüzeylerin çeşitli malzemeleri ve çalışma koşulları için sürtünme katsayılarının değerleri fiziksel ve teknik referans kitaplarında verilmiştir.
Sürtünme, cisimler doğrudan temas halindeyken, göreceli hareketlerini engellediğinde meydana gelir ve her zaman temas yüzeyi boyunca yönlendirilir.
Sürtünme kuvvetleri, elastik kuvvetler gibi elektromanyetiktir. İki katı cismin yüzeyleri arasındaki sürtünmeye kuru sürtünme denir. Katı bir cisim ile sıvı veya gazlı bir ortam arasındaki sürtünmeye viskoz sürtünme denir.
Ayırt etmek statik sürtünme, kayma sürtünmesi ve yuvarlanma sürtünmesi.
Dinlenme sürtünmesi- sadece bir yüzeyi diğerinin üzerinde kaydırırken değil, aynı zamanda bu kaymaya neden olmaya çalışırken de oluşur. Statik sürtünme, hareketli konveyör bandındaki yüklerin kaymasını önler, tahtaya çakılan çivileri vb.
Statik sürtünme kuvveti, bir cismin diğerine göre hareketinin meydana gelmesini engelleyen, her zaman dışarıdan temas yüzeyine paralel olarak uygulanan, cismi bulunduğu yerden hareket ettirmeye çalışan bir kuvvete karşı yönlendirilen bir kuvvettir.
Cismi hareket ettirme eğiliminde olan kuvvet ne kadar büyükse, statik sürtünme kuvveti de o kadar büyük olur. Bununla birlikte, temas halindeki herhangi iki cisim için, bazı maksimum değere sahiptir. (F tr.p.) maks, olamayacağından daha fazlası ve yüzeylerin temas alanına bağlı olmayan:
(F tr.p.) max = μp N,
nerede μp- statik sürtünme katsayısı, N- tepki kuvvetini destekler.
Maksimum statik sürtünme kuvveti, gövdelerin malzemelerine ve temas eden yüzeylerin işlenmesinin kalitesine bağlıdır.
kayma sürtünmesi. Vücuda maksimum statik sürtünme kuvvetini aşan bir kuvvet uygularsak cisim hareket edecek ve hareket etmeye başlayacaktır. Durgun durumdaki sürtünme, kayma sürtünmesi ile değiştirilecektir.
Kayma sürtünme kuvveti ayrıca normal basınç kuvveti ve destek reaksiyon kuvveti ile orantılıdır:
F tr \u003d μN.
yuvarlanma sürtünmesi. Cisim başka bir cismin yüzeyinde kaymıyor, ancak bir tekerlek gibi yuvarlanıyorsa, temas noktasında oluşan sürtünmeye yuvarlanma sürtünmesi denir. Tekerlek yol boyunca yuvarlandığında, sürekli olarak içine bastırılır, bu nedenle önünde her zaman üstesinden gelinmesi gereken bir tümsek vardır. Yuvarlanma sürtünmesine neden olan şey budur. Yuvarlanma sürtünmesi daha az, yol daha zor.
Yuvarlanma sürtünme kuvveti ayrıca destek reaksiyon kuvvetiyle orantılıdır:
F tr.qual = μ qual N,
nerede μ kalite- yuvarlanma sürtünme katsayısı.
Çünkü μ kalite<< μ , aynı yükte, yuvarlanan sürtünme kuvveti kayma sürtünme kuvvetinden çok daha azdır.
Sürtünme kuvvetinin nedenleri, temas eden cisimlerin yüzeylerinin pürüzlülüğü ve sürtünme cisimlerinin temas noktalarındaki moleküller arası çekimdir. İlk durumda, görünüşte pürüzsüz yüzeyler aslında kayarken birbirini yakalayan ve harekete müdahale eden mikroskobik düzensizliklere sahiptir. İkinci durumda, iyi cilalanmış yüzeylerde bile çekicilik kendini gösterir.
Bir sıvı veya gaz içinde hareket eden bir katı aşağıdakilerden etkilenir: orta direnç kuvveti, çevreye göre vücudun hızına karşı yönlendirilir ve hareketi yavaşlatır.
Ortamın direnç kuvveti sadece vücudun bu ortamdaki hareketi sırasında ortaya çıkar. Burada statik sürtünme kuvveti gibi bir şey yoktur. Aksine, sudaki nesneleri hareket ettirmek sert bir yüzeye göre çok daha kolaydır.
