Formel des Reibungsgesetzes. Reibung
Reibungskräfte werden als tangentiale Wechselwirkungen zwischen sich berührenden Körpern bezeichnet, die aus ihrer Relativbewegung entstehen. Der Reibungskoeffizient μ ist eine dimensionslose Größe.
Beim Abrollen des Körpers auf der Unterlage entsteht Rollreibung, die deutlich geringer ist als die Gleitreibung. Es wurde experimentell festgestellt, dass die Reibungskraft von der Druckkraft der Körper aufeinander (Reaktionskraft des Trägers), von den Materialien der Reibflächen und von der Geschwindigkeit der Relativbewegung abhängt.
Es ist auch möglich, die Reibung nach ihrer Fläche zu klassifizieren. Und je größer die normale Reaktionskraft ist, desto größer ist die Reibungskraft. Es zeigt genau, wie die Kraft der Gleitreibung von der Kraft der Normalreaktion (oder man könnte sagen vom Gewicht des Körpers) abhängt und welchen Anteil sie daran hat.
Reibungskoeffizient, Formel
So reiben beispielsweise Holzgegenstände mit einem Koeffizienten von 0,2 bis 0,5 (abhängig von der Art der Holzoberflächen) aneinander. Die Stärke der normalen Stützreaktion hängt vom Körpergewicht ab. Es hat den gleichen Modulwert, aber die entgegengesetzte Richtung.
Sehen Sie, was „Gleitreibungskraft“ in anderen Wörterbüchern ist:
REIBUNGSKOEFFIZIENT, ein quantitatives Merkmal der Kraft, die erforderlich ist, um ein Material über die Oberfläche eines anderen zu gleiten oder zu bewegen. Trockenreibungskräfte sind Kräfte, die entstehen, wenn zwei feste Körper in Kontakt kommen, ohne dass sich zwischen ihnen eine flüssige oder gasförmige Schicht befindet. Die Haftreibungskraft darf einen bestimmten Maximalwert (Ftr)max nicht überschreiten.
Normalerweise ist der Reibungskoeffizient kleiner als eins. Wenn sich ein fester Körper in einer Flüssigkeit oder einem Gas bewegt, entsteht eine viskose Reibungskraft. Auch beim Abrollen eines Körpers entstehen Reibungskräfte. Allerdings sind die Rollreibungskräfte normalerweise recht gering. Bei der Lösung einfacher Probleme werden diese Kräfte vernachlässigt.
Berücksichtigung der Form der Führungen. Reduzierter Reibungskoeffizient
Die Existenz einer Reibungskraft wird durch das Zusammenwirken von Unregelmäßigkeiten auf den Oberflächen von Körpern erklärt. Es existiert immer, da es keine absolut glatten Körper gibt. Die Haftreibungskraft ist die Mindestkraft, die aufgebracht werden muss, damit sich der Körper in Bewegung setzt.
Die Stützreaktionskraft ist senkrecht zur Bewegungslinie gerichtet, und das Körpergewicht ist senkrecht zum Horizont gerichtet. Befindet sich zwischen den Körpern keine flüssige oder gasförmige Schicht (Schmierung), spricht man von trockener Reibung. Andernfalls wird die Reibung als „flüssig“ bezeichnet.
Meistens ist diese Abhängigkeit jedoch schwach ausgeprägt, und wenn keine höhere Messgenauigkeit erforderlich ist, kann „k“ als konstant betrachtet werden. Grenze, wenn die Kontaktfläche Schichten und Bereiche unterschiedlicher Art (Oxidfilme, Flüssigkeit usw.) enthalten kann – der häufigste Fall bei Gleitreibung.
Formel für die Zugkraft
Im letzteren Fall werden die Wechselwirkungen zwischen Körpern Reibungskräfte genannt. Bei realen Bewegungen treten immer mehr oder weniger große Reibungskräfte auf. Der Körper bewegt sich gleichmäßig und geradlinig, wenn eine äußere Kraft die bei der Bewegung entstehende Reibungskraft ausgleicht.
Die Kombination von drei Varianten nominativer Bedeutungen im Wort „friction“ ist merkwürdig. Zur Charakterisierung sozialer Beziehungen wurde der mechanische Begriff „Reibung“ verwendet. Gleitlager – eine Stütze oder Führung eines Mechanismus oder einer Maschine (siehe Maschine), bei der beim Gleiten der Passflächen Reibung auftritt.
Die Form der Führungen beeinflusst auch die Reibungskraft im Translationspaar. Wie man sieht, ist es in diesem Fall weitgehend möglich, die Größe der Reibungskraft durch Änderung des Winkels zwischen den Ebenen der Führungen zu beeinflussen (hier ist β der halbe Winkel des Keils).
Antworten auf Fragen aus den Naturwissenschaften und der Mathematik
Wenn kleine Winkel (nahe Null) verwendet werden, steigt die Reibungskraft auf sehr große Werte an (da der Keilwinkel gegen Null tendiert, tendiert die Reibungskraft gegen Unendlich). Die Einheit der Kraft ist N (Newton). Die Quelle der Zugkraft sind äußere Einflüsse. Bei einem Auto ist das die Reibungskraft der Räder auf der Fahrbahnoberfläche, bei einem Schiff die Kraft des vom Propeller geschleuderten Wasserstrahls.
Beispiele zur Lösung von Problemen zum Thema „Zugkraft“
Die Größe dieser Kraft hängt schwach von der Größe der Geschwindigkeit ab und wird daher bei der Lösung von Problemen als größenmäßig konstant angesehen. Lösung. Auf den Stab wirken drei Kräfte: Schwerkraft mg, Auflagerreaktionen N und Reibungskraft Ffr (Abb. Die letzte Beziehung ermöglicht es in der Praxis, den Wert des Reibungskoeffizienten zu bestimmen.
Wir haben die funktionale Abhängigkeit der Schubkraft vom Winkel α gefunden. Offensichtlich wird F das kleinste für sein Höchster Wert Nenner. Aufgabe 98-15. Der Körper A wird auf einer nicht glatten Platte BC platziert, die um das Scharnier B gedreht werden kann. Der Reibungskoeffizient / zwischen dem Körper A und der Platte BC ist bekannt.
Eine austauschbare Platte 6 wird in die Aussparung der Platine 4 eingesetzt (in der Abbildung schraffiert). Wir sind in unseren Diskussionen immer wieder auf Reibungskräfte von der einen oder anderen Seite gestoßen (siehe hier >>>, hier >>> und hier >>>.) Betrachten wir noch ein paar „Patzer“ im Zusammenhang mit Reibungskräften. Der Koeffizient μ hängt von den Materialien der Reibkörper und vom Zustand der Kontaktflächen ab.
Die Reibungskraft wirkt bekanntlich entlang der Oberfläche der sich berührenden Körper und ist der Relativbewegung des Körpers (mögliche Bewegung bei Haftreibung) entgegengesetzt gerichtet. Darüber hinaus ist der Reibungskoeffizient geschwindigkeitsabhängig. Die Kraft der Haftreibung im Moment des Gleitbeginns. Die Rollreibungskraft hängt vom Radius des rollenden Objekts ab. Bezüglich der Reibungskraft ist von vornherein nur bekannt, dass sie entlang einer schiefen Ebene gerichtet ist.
Und wirkt in die Richtung auf den Körper entgegengesetzten Richtung Unterhose.
Die negativen Folgen der Gleitreibung in Mechanismen sind nicht nur eine Verringerung der Effizienz, sondern auch der Verschleiß der Mechanismen.
1. Allgemeine Bestimmungen
Der Hauptgrund für die Gleitreibung liegt darin, dass die Oberflächen der sich berührenden Körper rau sind; Daher ist beim Bewegen eines Körpers auf der Oberfläche eines anderen eine Kraft erforderlich, um den Widerstand der mikroskopischen Unregelmäßigkeiten dieser Oberflächen zu überwinden. Neben der Oberflächenrauheit werden Reibungsphänomene auch durch die Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung zwischen zwei Körpern beeinflusst.
wo - Dimensionslose Größe, die als Haftreibungskoeffizient oder Haftreibungskoeffizient bezeichnet wird.
Die Reibungskraft bei Bewegung ist kleiner als die Haftreibungskraft und der Bewegungsreibungskoeffizient (dynamischer Reibungskoeffizient) ist kleiner als der Haftreibungskoeffizient:
2. Reibungswinkel
Bei technischen Berechnungen wird häufig nicht zwischen statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten unterschieden und deren Werte für die entsprechenden Materialien aus Tangententabellen des Winkels ermittelt φ 0, entsteht durch die Reaktion R raue Oberfläche mit normalem N an die Oberfläche, weil μ = tan φ.
Ecke φ 0 genannt Reibungswinkel.
3. Reibungskegel
Stellen Sie sich einen Körper im Zustand des ultimativen Gleichgewichts auf einer rauen Oberfläche vor. Abhängig von der Wirkung gegebener Kräfte ist die Richtung der Grenzreaktion gegeben F0 kann sich ändern. Der Ort aller möglichen Reaktionsrichtungen F0 bildet unter Randbedingungen eine konische Oberfläche - Reibungskegel. Wir bringen alle auf den Körper wirkenden Kräfte in einer Resultierenden zusammen R, was einen Winkel bildet α mit der Normalen zur Oberfläche. Eine solche Kraft hat eine doppelte Wirkung: Ihre Normalkomponente bestimmt die Reaktion der Oberfläche N und als Folge davon die Grenzkraft der Reibung, die tangentiale Komponente der Kraft R versuchen, diese Macht zu überwinden. Mit zunehmender Stärke R beide Komponenten werden proportional zunehmen. Der Ruhe- oder Bewegungszustand des Körpers hängt also nicht vom Kraftmodul ab R und wird nur durch den Winkel seiner Anwendung bestimmt α.
Wenn sich der Körper im Gleichgewicht befindet und sich der Körper in Bewegung setzt, ist es notwendig und ausreichend, dass die Resultierende der wirkenden Kräfte vorhanden ist R lag außerhalb des Reibungskegels.
Siehe auch
Anmerkungen
- DSTU 2823-94 Verschleißfestigkeit von Reibungs-, Verschleiß- und Schmiermitteln. Begriffe und Definitionen.
Quellen
- Sivukhin D.V. Allgemeiner Physikkurs - M.: Nauka, 1979. - T. I. Mechanik. - S. 101-102. - 520 s.
- Kindrachuk M. V., Labunets V. F., Pashechko M. I., Korbut E. V. Tribologie: Lehrbuch / MON. - Kiew: NAU-Druck, 2009. - 392 S. ISBN 978-966-598-609-6
- Theorie der Mechanismen und Maschinen / A. S. Korenyako; Ed. M. K. Afanasiev. - K.: Vishcha-Schule. Hauptverlag, 1987. - 206 S.
Die Reibungskraft ist der Betrag, mit dem zwei Oberflächen bei der Bewegung zusammenwirken. Es hängt von den Eigenschaften der Körper und der Bewegungsrichtung ab. Aufgrund der Reibung nimmt die Geschwindigkeit des Körpers ab und kommt bald zum Stillstand.
Die Reibungskraft ist eine gerichtete Größe, unabhängig von der Fläche des Trägers und des Gegenstandes, da mit Bewegung und Vergrößerung der Fläche die Reaktionskraft des Trägers zunimmt. Dieser Wert geht in die Berechnung der Reibungskraft ein. Infolgedessen ist Ftr \u003d N * m. Dabei ist N die Stützreaktion und m ein Faktor, der eine Konstante ist, sofern keine sehr genauen Berechnungen erforderlich sind. Mit dieser Formel lässt sich die Gleitreibungskraft berechnen, die bei der Lösung von Bewegungsproblemen unbedingt berücksichtigt werden sollte. Wenn der Körper auf der Oberfläche rotiert, muss die Rollkraft in die Formel einbezogen werden. Dann kann die Reibung durch die Formel Froll = f*N/r ermittelt werden. Wenn sich ein Körper dreht, kommt es nach der Formel auf seinen Radius an. Der Wert von f ist ein Koeffizient, der ermittelt werden kann, wenn man weiß, aus welchem Material der Körper und die Oberfläche bestehen. Dies ist der Koeffizient, der in der Tabelle steht.Es gibt drei Reibungskräfte:
- ausruhen;
- Unterhose;
- rollt.
Wenn Sie die physikalischen Eigenschaften von Körpern und die damit einhergehenden Kräfte kennen, die auf ein Objekt wirken, können Sie die Reibungskraft leicht berechnen.
Der Widerstand, der entsteht, wenn man versucht, einen Körper über die Oberfläche eines anderen zu bewegen, nennt man Gleitreibung. Das Auftreten von Reibung ist in erster Linie auf die Rauheit der sich berührenden Körper zurückzuführen. Die Untersuchung aller Faktoren, die die Reibung beeinflussen, ist ein sehr komplexes physikalisches und mechanisches Problem, dessen Betrachtung den Rahmen des Studiums der theoretischen Mechanik sprengen würde.
7.1. Gesetze der Gleitreibung
Bei ingenieurwissenschaftlichen Berechnungen gehen sie meist von empirisch ermittelten Mustern aus, den sogenannten Gleitreibungsgesetzen.
Beim Versuch, einen Körper in der Kontaktebene der Körper über die Oberfläche eines anderen zu bewegen, Reibungskraft, der jeden Wert von Null bis annehmen kann ultimative Reibungskraft .
Die Grenzreibungskraft ist numerisch gleich dem Produkt statischer Reibungskoeffizient auf Normaldruck oder normale Reaktion.
Der Wert der Grenzreibungskraft hängt in einem ziemlich weiten Bereich nicht von der Kontaktfläche bei der Reibung der Oberflächen ab.
Es ist zu beachten, dass der Wert der Reibungskraft nur dann gleich ist, wenn die auf den Körper wirkende Scherkraft einen solchen Wert erreicht, dass der Körper bei der geringsten Erhöhung beginnt, sich zu bewegen (gleiten). Das Gleichgewicht, das auftritt, wenn die Reibungskraft beträgt, nennen wir Gleichgewicht begrenzen.
7.2. Raue Oberflächenreaktion. Reibungswinkel. Reibungskegel
Stellen Sie sich einen schweren Körper vor, der auf einer horizontalen, groben Ebene liegt. Auf den Körper soll eine horizontale Kraft ausgeübt werden, unter deren Einfluss der Körper ruht. In diesem Fall muss die Kraft durch eine andere Kraft ausgeglichen werden, die gleich groß und nach innen gerichtet ist gegenüberliegende Seite- Gleitreibungskraft (Abb. 7.1).
Reis. 7.1
Folglich setzt sich die Gesamtreaktion einer rauen Oberfläche aus zwei Komponenten zusammen: der Normalreaktion und der dazu senkrechten Reibungskraft. Wenn die Reibungskraft von Null auf ansteigt, ändert sich die Gesamtreaktion der rauen Oberfläche von auf und der Winkel von Null auf. Der größte Winkel, den die Gesamtreaktion einer rauen Oberfläche mit der Normalen bildet, wird als bezeichnet Reibungswinkel(Abb. 7.2a).
Wird der Vektor der Gesamtreaktion einer rauen Oberfläche um die Normale gedreht, so beschreibt er die Oberfläche eines Kegels (Abb. 7.2b), genannt Reibungskegel. Durch die Konstruktion eines Reibungskegels ist es möglich, das Gleichgewicht des Körpers zu bestimmen. Für das Gleichgewicht eines auf einer rauen Oberfläche liegenden Körpers ist es notwendig und ausreichend, dass die auf den Körper wirkende Kraft innerhalb des Reibungskegels (oder entlang seiner Erzeugenden durch die Spitze des Kegels) verläuft..
Reis. 7.2
Wird auf einen auf einer rauen Oberfläche liegenden Körper eine Kraft ausgeübt, die mit der Normalen einen Winkel α bildet (Abb. 7.3), so bewegt sich der Körper nur, wenn die Scherkraft größer ist Grenzwert Reibung.
Reis. 7.3
Seit und , dann . Die Verschiebungsbedingung ist die Ungleichung oder , weil , Das . Somit, Keine Kraft, die mit der Normalen einen Winkel bildet , nicht in der Lage, den Körper zu bewegen. Dieser Zustand erklärt das in der Ingenieurpraxis bekannte Phänomen des Einklemmens und Selbstbremsens von Körpern.
7.3. Richtlinien zur Untersuchung der Gleichgewichtsbedingungen von Körpern bei Reibung
Die Untersuchung des Gleichgewichts von Körpern unter Berücksichtigung der Reibung reduziert sich auf die Betrachtung der Grenzlagen des Gleichgewichts.
1. Wir wählen den Körper (Körpersystem) aus, dessen Gleichgewicht berücksichtigt werden soll.
2. Ordnen Sie alle aktiven Kräfte an, die auf einen starren Körper (Körpersystem) wirken.
3. Wir stellen das Koordinatensystem dar.
4. Wir befreien den Körper von Bindungen und ersetzen ihre Wirkung durch Reaktionskräfte. Die Reaktion einer rauen Oberfläche wird als Normalreaktion und Reibungskraft dargestellt.
5. Wir stellen die Gleichgewichtsgleichungen für den ausgewählten Körper (Körpersystem) auf.
6. Durch Lösen des resultierenden Gleichungssystems ermitteln wir die gewünschten Werte.
Beispiel. Homogene Treppe AB Wiegen R ruht mit seinem unteren Ende auf einem horizontalen Rohboden und mit seinem oberen Ende auf einer rauen vertikalen Wand. Der Reibungskoeffizient der Treppe am Boden und an der Wand ist gleich und gleich. Bestimmen Sie Geschlechterreaktionen N / A und Wände NB, sowie der größte Winkel α zwischen Wand und Leiter in der Gleichgewichtslage (Abb. 7.4).
Reis. 7.4
Lösung. Die Untersuchung des Gleichgewichts von Körpern unter Berücksichtigung der Reibungskräfte reduziert sich auf die Betrachtung der Grenzlagen des Gleichgewichts.
Also, wenn man das Gleichgewicht der Leiter untersucht AB Wenn Sie auf einem nicht glatten Boden und einer nicht glatten Wand ruhen, sollte der Neigungswinkel α als begrenzend angesehen werden, da bei seiner Vergrößerung das Gleichgewicht der Treppe gestört wird.
Lassen Sie uns im Diagramm die auf die Treppe wirkenden Kräfte darstellen und die Gleichungen für das Kräftegleichgewicht aufstellen (Abb. 7.4):
Wo
Aus Gleichung (1):
Aus Gleichung (2):
Aus Gleichung (3):
Antworten: Damit die Leiter im Gleichgewicht ist, darf der Neigungswinkel zur Wand den Winkel nicht überschreiten 
.
7.4. Gleichgewicht eines starren Körpers bei Rollreibung
Hat der betrachtete Körper die Form einer Eisbahn und kann unter Einwirkung von Wirkkräften auf der Oberfläche eines anderen Körpers abrollen, so können durch die Verformung der Oberflächen dieser Körper an der Stelle Reaktionskräfte entstehen Berührungspunkte, die nicht nur ein Verrutschen, sondern auch ein Wegrollen verhindern. Beispiele für solche Rollen sind verschiedene Räder, wie zum Beispiel an Elektrolokomotiven, Waggons, Kraftfahrzeugen, Kugeln und Rollen in Kugel- und Kugelform Rollenlager usw.
Eine Zylinderrolle soll sich unter der Einwirkung wirkender Kräfte in einer horizontalen Ebene befinden. Der Kontakt der Walze mit der Ebene durch Verformung erfolgt tatsächlich nicht entlang einer Mantellinie wie bei absolut starren Körpern, sondern entlang einer bestimmten Fläche. Wenn die wirkenden Kräfte symmetrisch zum mittleren Abschnitt der Eisbahn wirken, also entlang ihrer gesamten Mantellinie die gleichen Verformungen verursachen, kann nur ein mittlerer Abschnitt der Eisbahn untersucht werden. Dieser Fall wird weiter unten besprochen.
Zwischen der Eisbahn und der Ebene, auf der sie ruht, entstehen Reibungskräfte, wenn auf die Achse der Eisbahn eine Kraft ausgeübt wird (Abb. 7.5), die dazu neigt, sie entlang der Ebene zu bewegen.
Reis. 7.5
Betrachten Sie den Fall, dass die Kraft parallel zur horizontalen Ebene verläuft. Aus Erfahrung ist bekannt, dass bei einer Änderung des Kraftmoduls von Null auf einen bestimmten Grenzwert die Rolle in Ruhe bleibt, d. h. die auf die Walze wirkenden Kräfte sind ausgeglichen. Zusätzlich zu den wirkenden Kräften (Gewicht und Kraft) wird die Reaktion des Flugzeugs auf die Eisbahn ausgeübt, deren Gleichgewicht berücksichtigt wird. Aus der Gleichgewichtsbedingung dreier nichtparalleler Kräfte folgt, dass die Reaktion der Ebene durch die Mitte der Eisbahn verlaufen muss UM, da an diesem Punkt zwei weitere Kräfte wirken.
Daher der Anwendungspunkt der Reaktion MIT muss um einen gewissen Abstand δ von der Vertikalen, die durch die Radmitte verläuft, verschoben sein, andernfalls verfügt die Reaktion nicht über die horizontale Komponente, die zur Erfüllung der Gleichgewichtsbedingungen erforderlich ist. Wir zerlegen die Reaktion der Ebene in zwei Komponenten: die Normalkomponente und die Tangentialreaktion, also die Reibungskraft (Abb. 7.6).
Reis. 7.6
In der Endposition des Gleichgewichts der Eisbahn wirken zwei gegeneinander ausgeglichene Paare auf sie ein: ein Kräftepaar mit einem Moment (wobei R- der Radius der Walze) und das zweite Kräftepaar, das die Walze im Gleichgewicht hält.
Moment, in dem ein Paar anrief Rollreibungsmoment, wird durch die Formel bestimmt:
Aus (1) folgt, dass für das reine Rollen (ohne Schlupf) die Rollreibungskraft erforderlich ist 
war kleiner als die maximale Gleitreibungskraft:
Wo F- Gleitreibungskoeffizient.
Somit ist reines Rollen (ohne Schlupf) wenn .
Durch die Verformung der Walze und der Ebene entsteht Rollreibung, wodurch der Kontakt zwischen Walze und Ebene entlang einer bestimmten Fläche erfolgt, die vom unteren Punkt der Walze in Richtung der möglichen Bewegung verschoben ist.
Wenn die Kraft nicht horizontal gerichtet ist, sollte sie in zwei horizontal und vertikal gerichtete Komponenten zerlegt werden. Zu der Kraft muss noch die vertikale Komponente addiert werden, und wir kommen wieder zu dem in Abb. dargestellten Wirkungsschema der Kräfte. 7.6.
Für das größte Moment eines Kräftepaares, das das Rollen verhindert, wurden folgende Näherungsgesetze aufgestellt:
1. Das größte Moment eines Kräftepaares, das das Rollen verhindert, hängt in einem ziemlich weiten Bereich nicht vom Radius der Rolle ab.
1. Grenzwert Das Moment ist proportional zum Normaldruck und gleich der normalen Reaktion: .
Der Proportionalitätskoeffizient δ heißt Rollreibungskoeffizient in Ruhe bzw Reibungskoeffizient zweiter Art. Der Koeffizient δ hat die Dimension der Länge.
3. Der Rollreibungskoeffizient δ hängt vom Material der Eisbahn, der Ebene und der physikalischen Beschaffenheit ihrer Oberflächen ab. Der Reibungskoeffizient beim Rollen kann in erster Näherung als unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit der Rolle und ihrer Gleitgeschwindigkeit auf der Ebene betrachtet werden. Für den Fall, dass ein Wagenrad entlang einer Stahlschiene rollt, beträgt der Rollreibungskoeffizient δ=0,5 mm.
Die Gesetze der Rollreibung sowie die Gesetze der Gleitreibung gelten für nicht sehr große normale Drücke und nicht zu leicht verformbare Walzen- und Hobelmaterialien.
Diese Gesetze ermöglichen es, die Verformungen der Eisbahn und der Ebene nicht zu berücksichtigen und sie als absolut starre Körper zu betrachten, die sich an einem Punkt berühren. An diesem Kontaktpunkt müssen zusätzlich zur normalen Reaktions- und Reibungskraft auch einige Kräfte aufgebracht werden, um ein Wegrollen zu verhindern.
Damit die Walze nicht durchrutscht, muss folgende Bedingung erfüllt sein:
Damit die Walze nicht rollt, muss die Bedingung erfüllt sein
Was ist der Reibungskoeffizient in der Physik und womit hängt er zusammen? Wie wird dieser Wert berechnet? Was ist der Zahlenwert des Reibungskoeffizienten? Auf diese und einige weitere Fragen, die das Hauptthema berührt, geben wir im Laufe des Artikels Antworten. Natürlich werden wir analysieren konkrete Beispiele, wo wir mit einem Phänomen konfrontiert sind, bei dem der Reibungskoeffizient auftritt.
Was ist Reibung?
Reibung ist eine der Arten von Wechselwirkungen, die zwischen materiellen Körpern auftreten. Zwischen zwei Körpern kommt es zu einem Reibungsprozess, wenn sie mit der einen oder anderen Oberfläche in Kontakt kommen. Wie viele andere Wechselwirkungsarten existiert auch Reibung nur im Hinblick auf das dritte Newtonsche Gesetz. Wie sieht es in der Praxis aus? Nehmen wir zwei absolut beliebige Körper. Seien es zwei mittelgroße Holzklötze.
Beginnen wir damit, sie aneinander vorbeizuführen und über die Bereiche hinweg Kontakt herzustellen. Sie werden feststellen, dass es deutlich schwieriger wird, sie relativ zueinander zu bewegen, als sie nur in der Luft zu bewegen. Hier beginnt der Reibungskoeffizient seine Rolle zu spielen. IN dieser Fall Wir können mit absoluter Sicherheit sagen, dass die Reibungskraft durch das dritte Newtonsche Gesetz beschrieben werden kann: Wenn sie auf den ersten Körper angewendet wird, entspricht sie numerisch (im Modul, wie man in der Physik gerne sagt) der gleichen Reibungskraft, die auf den zweiten Körper angewendet wird. Aber vergessen wir nicht, dass es im dritten Newtonschen Gesetz ein Minus gibt, das besagt, dass die Kräfte, obwohl sie im absoluten Wert gleich sind, in unterschiedliche Richtungen gerichtet sind. Somit ist die Reibungskraft ein Vektor.
Die Art der Reibungskraft
Gleitreibungskraft
Früher wurde gesagt, dass sich die in einem solchen System enthaltenen Körper relativ zueinander bewegen, wenn eine äußere Kraft einen bestimmten für das entsprechende System zulässigen Maximalwert überschreitet. Ob sich ein Körper bewegt oder zwei oder mehr – das alles ist unwichtig. Wichtig ist, dass in diesem Fall eine Gleitreibungskraft vorhanden ist. Wenn wir über seine Richtung sprechen, dann ist es in die Richtung gerichtet, die der Gleitrichtung (oder Bewegungsrichtung) entgegengesetzt ist. Es kommt darauf an, welche Relativgeschwindigkeit die Körper haben. Aber das ist, wenn man auf alle möglichen physikalischen Nuancen eingeht.
Es ist zu beachten, dass es in den meisten Fällen üblich ist, die Gleitreibungskraft als unabhängig von der Geschwindigkeit eines Körpers relativ zu einem anderen zu betrachten. Es hat auch nichts damit zu tun Maximalwert statische Reibungskraft. Große Menge Physikalische Probleme werden präzise durch die Verwendung eines ähnlichen Verhaltensmodells gelöst, wodurch der Lösungsprozess erheblich erleichtert werden kann.
Wie groß ist der Gleitreibungskoeffizient?
Dies ist nichts anderes als der Proportionalitätskoeffizient, der in der Formel enthalten ist, die den Prozess der Ausübung der Reibungskraft auf einen bestimmten Körper beschreibt. Der Koeffizient ist eine dimensionslose Größe. Mit anderen Worten, es wird ausschließlich in Zahlen ausgedrückt. Es wird nicht in Kilogramm, Metern oder etwas anderem gemessen. In fast allen Fällen ist der Reibungskoeffizient numerisch kleiner als eins.
Wovon hängt es ab?
Der Gleitreibungskoeffizient hängt von zwei Faktoren ab: vom Material der in Kontakt stehenden Körper und von der Oberflächenbehandlung. Es kann geprägt und glatt sein und es kann eine spezielle Substanz darauf aufgetragen werden, die die Reibung verringert oder erhöht.
Wie ist die Reibungskraft gerichtet?
Sie ist auf die Seite gerichtet, die der Bewegungsrichtung zweier oder mehrerer sich berührender Körper entgegengesetzt ist. Der Richtungsvektor wird entlang der Tangente angewendet.
Wenn es zu einem Kontakt zwischen einem Feststoff und einer Flüssigkeit kommt
Für den Fall, dass ein fester Körper mit einer Flüssigkeit (oder einem bestimmten Gasvolumen) in Kontakt kommt, können wir von der Entstehung einer Kraft der sogenannten viskosen Reibung sprechen. Sie wird natürlich zahlenmäßig viel geringer sein als die Kraft der Trockenreibung. Aber seine Richtung (der Wirkungsvektor) bleibt gleich. Bei viskoser Reibung kann man nicht von Ruhe sprechen.
Die entsprechende Kraft hängt von der Geschwindigkeit des Körpers ab. Wenn die Geschwindigkeit klein ist, ist die Kraft proportional zur Geschwindigkeit. Wenn er hoch ist, ist er proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit. Der Proportionalitätskoeffizient ist untrennbar mit der Form der Körper verbunden, zwischen denen ein Kontakt besteht.
Andere Fälle des Auftretens von Reibungskräften
Dieser Vorgang findet auch beim Rollen eines Körpers statt. Doch meist werden sie bei Problemen vernachlässigt, da die Rollreibungskraft sehr, sehr klein ist. Dies vereinfacht tatsächlich den Prozess der Lösung der entsprechenden Probleme und sorgt gleichzeitig für ein ausreichendes Maß an Genauigkeit der endgültigen Antwort.
innere Reibung
Dieser Vorgang wird in der Physik alternativ auch als „Viskosität“ bezeichnet. Tatsächlich handelt es sich um einen Ableger von Übertragungsphänomenen. Dieser Vorgang ist charakteristisch für flüssige Körper. Dabei geht es nicht nur um Flüssigkeiten, sondern auch um gasförmige Stoffe. Die Eigenschaft der Viskosität besteht darin, der Übertragung eines Teils einer Substanz relativ zu einem anderen zu widerstehen. In diesem Fall wird logischerweise die Arbeit geleistet, die zur Bewegung der Partikel erforderlich ist. Sie wird aber in Form von Wärme an den umgebenden Raum abgegeben.
Das Gesetz, das die Kraft der viskosen Reibung bestimmt, wurde von Isaac Newton vorgeschlagen. Es geschah im Jahr 1687. Das Gesetz trägt noch immer den Namen des großen Wissenschaftlers. Aber das alles war nur in der Theorie, und eine experimentelle Bestätigung wurde erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts erhalten. Entsprechende Experimente wurden von Coulomb, Hagen und Poiseuille durchgeführt.
Die Kraft der viskosen Reibung, die auf die Flüssigkeit einwirkt, ist also proportional zur Relativgeschwindigkeit der Schichten sowie zur Fläche. Gleichzeitig ist es umgekehrt proportional zum Abstand, in dem sich die Schichten zueinander befinden. Der innere Reibungskoeffizient ist ein Proportionalitätskoeffizient, der in diesem Fall durch die Art des Gases oder flüssigen Stoffes bestimmt wird.
Auf ähnliche Weise wird ein weiterer Koeffizient bestimmt, der in Situationen mit der Relativbewegung zweier Ströme auftritt. Dies ist jeweils der hydraulische Reibungskoeffizient.
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