Liukuva kitkavoima

Liukukitkavoima  on voima , joka syntyy kappaleiden välillä kosketuksissa niiden suhteelliseen liikkeeseen.

On kokeellisesti osoitettu, että kitkavoima riippuu kappaleiden toisiinsa kohdistuvasta painevoimasta ( tuen reaktiovoima ), hankauspintojen materiaaleista, suhteellisen liikkeen nopeudesta, mutta ei riipu kosketuksesta alue [1] .

Hankauspintoja kuvaavaa arvoa kutsutaan kitkakertoimeksi ja se merkitään yleensä latinalaisella kirjaimella tai kreikkalaisella kirjaimella . Se riippuu hankauspintojen käsittelyn luonteesta ja laadusta. Lisäksi kitkakerroin riippuu nopeudesta. Useimmiten tämä riippuvuus ilmaistaan ​​kuitenkin heikosti, ja jos suurempaa mittaustarkkuutta ei vaadita, sitä voidaan pitää vakiona. Ensimmäisessä approksimaatiossa liukuvan kitkavoiman suuruus voidaan laskea kaavalla [1] :

 on liukukitkakerroin ,

 on tuen normaalin reaktion voima .

Kitkavoimia kutsutaan tangentiaalisiksi vuorovaikutuksiksi kosketuksissa olevien kappaleiden välillä, jotka johtuvat niiden suhteellisesta liikkeestä.

Kokeet erilaisten kosketuksissa olevien kappaleiden (kiinteä kiinteässä, kiinteä nesteessä tai kaasussa, neste kaasussa jne.) erilaisten kosketuspintojen tilojen kanssa osoittavat, että kitkavoimat ilmenevät kosketuskappaleiden suhteellisessa liikkeessä ja on suunnattu suhteessa suhteelliseen nopeusvektoriin tangentiaalisesti kosketuspintoja vastaan. Tässä tapauksessa mekaaninen liike muuttuu aina suuremmassa tai pienemmässä määrin muiksi aineen liikkeen muodoiksi - useimmiten termiseksi liikemuodoksi, ja vuorovaikutuksessa olevat kappaleet kuumenevat.

Riippumattomuus neliöstä

Koska mikään kappale ei ole täysin tasainen, kitkavoima ei riipu kosketusalueesta, ja todellinen kosketuspinta-ala on paljon pienempi kuin havaittu. Itse asiassa näennäisesti tasaisten pintojen kosketusalue voi olla koko kuvitteellisen kosketusalueen rajoissa . [2] Ja jos pinnat ovat mahdollisimman sileitä, molekyylien välinen vetovoima alkaa ilmaantua.

Tämä osoitetaan yleensä esimerkillä:

Kaksi pehmeää metallisylinteriä on yhdistetty litteillä osilla ja repeytyvät helposti irti. Sen jälkeen kaksi sylinteriä yhdistetään ja siirretään hieman toistensa suhteen. Tässä tapauksessa kaikki pinnan epäsäännöllisyydet hankaavat toisiaan vasten muodostaen suurimman kosketusalueen: molekyylien välisen vetovoiman ilmaantuu. Ja näiden kahden sylinterin irrottamisen jälkeen tulee erittäin vaikeaa.

Liukukitkatyypit

Jos kappaleiden välissä ei ole nestemäistä tai kaasumaista kerrosta ( voiteluaine ), niin tällaista kitkaa kutsutaan kuivaksi . Muuten kitkaa kutsutaan "nesteeksi". Kuivakitkan ominainen erottava piirre on staattisen kitkan esiintyminen .

Vuorovaikutuksen fysiikan mukaan liukukitka jaetaan yleensä:

On myös mahdollista luokitella kitka sen alueen mukaan. Eri kappaleiden suhteellisesta liikkeestä syntyviä kitkavoimia kutsutaan ulkoisiksi kitkavoiksi. Kitkavoimat syntyvät myös saman kehon osien suhteellisessa liikkeessä. Saman kappaleen kerrosten välistä kitkaa kutsutaan sisäiseksi kitkaksi.

Mitta

Kitkavuorovaikutusvyöhykkeellä tapahtuvien fysikaalisten ja kemiallisten prosessien monimutkaisuuden vuoksi kitkaprosesseja ei voida periaatteessa kuvata klassisen mekaniikan menetelmin. Siksi kitkakertoimelle ei ole tarkkaa kaavaa. Sen arviointi perustuu empiiriseen tietoon: koska Newtonin ensimmäisen lain mukaan keho liikkuu tasaisesti ja suoraviivaisesti, kun ulkoinen voima tasapainottaa liikkeen aikana syntyvää kitkavoimaa, niin kehoon vaikuttavan kitkavoiman mittaamiseen riittää. mittaamaan voimaa, joka on kohdistettava kehoon, jotta se liikkuu ilman kiihtyvyyttä.

Liukukitkakertoimien taulukko

Taulukon arvot on otettu fysiikan hakuteoksesta [3]

Liukukitkakertoimien taulukko,
Hankausmateriaalit (kuivat pinnat) Kitkakertoimet
levätä liikkuessaan
alumiini alumiinilla _ 0,94
Pronssia pronssin päällä 0,99 0,20
Pronssia valuraudalle _ 0.21
Puu puulta (keskimäärin) 0,65 0,33
Puu kiven päällä 0,46-0,60
Tammi tammen päällä (kuituja pitkin) 0,62 0,48
Tammi tammen päällä (syihin nähden kohtisuorassa) 0,54 0,34
rautaa raudalta 0,15 0.14
Silitys valuraudalla 0.19 0,18
Silitys pronssille (heikko voitelu) 0.19 0,18
Hamppuköysi puisella rummulla 0,40
Hamppuköysi rautarummussa 0,25
Kumi puun päällä 0,80 0,55
Kumi metallille 0,80 0,55
Tiili tiileltä (tasaisesti hiottu) 0,5-0,7
Pyörä terässidoksella kiskossa 0.16
Jää jäällä 0,028
Metallia asbestiteksoliitilla 0,35-0,50
Metallista puuhun (keskimäärin) 0,60 0,40
Metalli kivellä (keskimäärin) 0,42-0,50
Metallista metalliksi (keskimäärin) 0,18-0,20
Kupari valuraudalla 0,27
Tinaa lyijyä varten 2.25
Puiset luistot jäällä 0,035
Jalustat nastoitettu raudalla jäällä 0,02
Kumi (rengas) kovassa maassa 0,40-0,60
Kumi (rengas) valuraudalle 0,83 0.8
Nahkahihna puisella hihnapyörällä 0,50 0,30-0,50
Nahkahihna valurautaisella hihnapyörällä 0,30-0,50 0,56
Teräs raudalla 0.19
Teräs (luistimet) jäällä 0,02-0,03 0,015
Teräs rybestin mukaan 0,25-0,45
Teräs teräksen päällä 0,15-0,25 0,09 (ν = 3 m/s)

0,03 (ν = 27 m/s)

Ferodo Steel _ 0,25-0,45
Hiomakivi (hienorakeinen) raudalle yksi
Viilukivi (hienorakeinen) teräkselle 0,94
Hiomakivi (hienorakeinen) valuraudalle 0,72
Valurautaa tammelle _ 0,65 0,30-0,50
Valurautaa rybestin mukaan 0,25-0,45
Valurauta teräksen päällä 0,33 0,13 (ν = 20 m/s)
Valurautaa Ferodon mukaan 0,25-0,45
Valurauta valuraudalla _ 0,15

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Bilimovich B. F. Tekniikan mekaniikan lait. - M., Enlightenment , 1975. - Levikki 80 000 kappaletta. - Kanssa. 58
  2. ↑ Kitkavoima . ZFTSH, MIPT. Haettu 14. helmikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 13. helmikuuta 2019.
  3. ↑ Enohovitš A.S. Fysiikan käsikirja. - Enlightenment, 1978. - S. 85. - 416 s.