Kuidas kujutada hõõrdejõudu. Mis on hõõrdejõud, valemid

Sihtmärk: Kinnitada omandatud teadmisi hõõrdumise ja hõõrdumise tüüpide kohta.

Edusammud:

1. Õppige teoreetilist osa
2. Täitke tabel 1.
3. Lahendage ülesanne vastavalt tabeli 2 valikule.
4. Vastake turvaküsimustele.

Tabel 1

tabel 2


	Uisutaja sõidab üle sileda horisontaalse jääpinna inertsiga 80 m Määrake hõõrdejõud ja algkiirus, kui uisutaja mass on 60 kg ja hõõrdetegur 0,015
	Keha massiga 4,9 kg asub horisontaaltasandil. Millist jõudu tuleb kehale rakendada horisontaalsuunas, et anda sellele kiirendus 0,5 m / s 2 hõõrdeteguriga 0,1?
	Horisontaalsel laual lebab 500 g massiga puidust klots, mida paneb liikuma 300 g raskus, mis ripub üle laua otsa kinnitatud ploki heidetud niidi vertikaalsele otsale. Hõõrdetegur varda liikumise ajal on 0,2. Millise kiirendusega plokk liigub?

Hõõrdejõud on jõud, mis tekib kokkupuutuvate kehade pindade vahel. Kui pindade vahel pole määrimist, nimetatakse hõõrdumist kuivaks. Kuivhõõrdejõud on otseselt võrdeline pindu üksteise vastu suruva jõuga ja on suunatud võimalikule liikumisele vastupidises suunas. Proportsionaalsuskoefitsienti nimetatakse hõõrdeteguriks. Survejõud on pinnaga risti. Seda nimetatakse normaalseks tugireaktsiooniks.

Vedelike ja gaaside hõõrdumise seadused erinevad kuivhõõrdumise seadustest. Hõõrdumine vedelikus ja gaasis sõltub liikumiskiirusest: madalatel kiirustel on see võrdeline ruuduga ja suurtel kiirustel kiiruse kuubiga.

Lahenduse valemid:

Kui "k" on hõõrdetegur, siis "N" on toe normaalne reaktsioon.

Newtoni teine seadus ja liikumisvõrrandid vektorkujul. F=ma

Newtoni kolmanda seaduse järgi N = - mg

kiiruse väljend

Liikumisvõrrandid ühtlaselt kiirendatud kinemaatilise liikumise jaoks

; 0 - V = a t kus 0 on lõppkiirus V on algkiirus

Algoritm tüüpilise probleemi lahendamiseks:

1. Kirjutage lühidalt üles probleemi olukord.

2. Seisundi kujutame graafiliselt suvalises võrdlusraamis, näidates kehale (punktile) mõjuvaid jõude, sh toe normaalset reaktsiooni ja hõõrdejõudu, keha kiirust ja kiirendust.

3. Parandame ja tähistame joonisel võrdlussüsteemi, tuues sisse aja alguspunkti ning määrates jõudude ja kiirenduse koordinaatteljed. Parem on suunata üks telgedest mööda toe normaalset reaktsiooni ja hakata aega lugema hetkel, mil keha (punkt) on koordinaadi nullis.

4. Kirjutame vektorkujul Newtoni teise seaduse ja liikumisvõrrandid. Liikumise ja kiiruse võrrandid on nihke (tee) ja kiiruse sõltuvused ajast.

5. Kirjutame samadesse võrranditesse skalaarkujul: projektsioonides koordinaatide telgedele. Kirjutame üles hõõrdejõu avaldise.

6. Lahendame võrrandeid üldkujul.

7. Asendage väärtused üldlahenduses, arvutage.

8. Kirjuta vastus üles.

Teoreetiline osa
Hõõrdumine on kontaktis olevate kehade takistus üksteise suhtes liikumisele. Hõõrdumine kaasneb iga mehaanilise liigutusega ja sellel asjaolul on tänapäeva tehnika arengus oluline tagajärg.
Hõõrdejõud on takistusjõud üksteise suhtes kontaktis olevate kehade liikumisele.Hõõrdumist seletatakse kahe põhjusega: kehade hõõrdepindade karedus ja nendevaheline molekulaarne vastastikmõju. Kui me läheme mehaanika piiridest välja, siis tuleb öelda, et hõõrdejõud on elektromagnetilist päritolu, nagu ka elastsusjõud. Kõik ülaltoodud kahest hõõrdumise põhjusest avalduvad erinevatel juhtudel erineval määral. Näiteks kui tahkete hõõrdekehade kontaktpindadel on olulisi ebatasasusi, siis siin tekkiva hõõrdejõu põhitermin tuleneb just sellest asjaolust, s.o. hõõrduvate kehade pindade ebatasasused, karedused.Üksteise suhtes hõõrdumisega liikuvad kehad peavad puudutama pindu või liikuma üksteise keskkonnas. Kehade liikumine üksteise suhtes ei pruugi tekkida hõõrdumise tõttu, kui liikumapanev jõud on väiksem maksimaalsest staatilisest hõõrdejõust. Kui tahkete hõõrdekehade kontaktpinnad on täiuslikult poleeritud ja siledad, siis sel juhul tekkiva hõõrdejõu põhitermin määrab kehade hõõrdepindade vaheline molekulaarne adhesioon.

Vaatleme üksikasjalikumalt libisemis- ja puhke-hõõrdejõudude tekkimise protsessi kahe kokkupuutuva keha ristumiskohas. Kui vaadata mikroskoobi all kehade pindu, siis on näha mikrokaredusi, mida kujutame suurendatult (joon. 1, a) Vaatleme ühe ebatasasuste paari näitel kokkupuutuvate kehade vastastikmõju ( harja ja küna) (joon. 3, b). Juhul, kui liikumist põhjustada ei püüa jõudu, on vastastikmõju olemus mõlemal mikrokareduse nõlval sarnane. Sellise interaktsiooni olemuse korral tasakaalustavad vastasmõjujõu kõik horisontaalsed komponendid üksteist ja kõik vertikaalsed summeeritakse ja moodustavad jõu N (toetusreaktsioon) (joonis 2, a).

Teistsugune pilt kehade vastasmõjust saadakse siis, kui ühele kehale hakkab mõjuma jõud. Sellisel juhul asuvad kontaktpunktid valdavalt joonisele jäetud nõlvadel. Esimene keha avaldab survet teisele. Selle rõhu intensiivsust iseloomustab jõud R". Teine keha, vastavalt Newtoni kolmandale seadusele, mõjub esimesele kehale. Selle toime intensiivsust iseloomustab jõud R (toetusreaktsioon). Jõud R

saab lagundada komponentideks: kehade kontaktpinnaga risti suunatud jõud N ja jõu F toime vastu suunatud jõud Fsc (joon. 2, b).

Pärast kehade vastasmõju kaalumist tuleb märkida kaks punkti.
1) Kahe keha vastastikmõjus tekivad vastavalt Newtoni kolmandale seadusele kaks jõudu R ja R"; probleemide lahendamisel arvestamise hõlbustamiseks jagame jõu R komponentideks N ja Fsc (Ftr liikumise korral).
2) jõud N ja F Tp on sama iseloomuga (elektromagnetiline vastastikmõju); teisiti ei saakski, kuna need on sama jõu R komponendid.
Kaasaegses tehnoloogias on hõõrdejõudude kahjuliku mõju vähendamiseks suur tähtsus libiseva hõõrdumise asendamisel rullhõõrdusega. Veerehõõrdejõud on defineeritud kui jõud, mis on vajalik keha ühtlaseks sirgjooneliseks veeremiseks horisontaaltasandil. Kogemuste põhjal on kindlaks tehtud, et veerehõõrdejõud arvutatakse järgmise valemiga:

kus F on veerehõõrdejõud; k on veerehõõrdetegur; P on veereva keha survejõud toele ja R on veereva keha raadius.

Praktikast on näha, valemist on selge, et mida suurem on veerekeha raadius, seda vähem takistust sellele tugipinna ebatasasused takistavad.
Pange tähele, et veerehõõrdetegur, erinevalt libisemishõõrdetegurist, on nimega väärtus ja seda väljendatakse pikkusühikutes - meetrites.
Liughõõrdumine asendatakse veerehõõrdumisega, vajadusel ja võimalikel juhtudel liugelaagrite asendamisega veerelaagritega.

On välis- ja sisehõõrdumine (muidu nimetatakse viskoossuseks). Seda tüüpi hõõrdumist nimetatakse väliseks, mille puhul tahkete kehade kokkupuutepunktides tekivad jõud, mis takistavad kehade vastastikust liikumist ja on suunatud tangentsiaalselt nende pindadele.

Sisehõõrdumine (viskoossus) on teatud tüüpi hõõrdumine, mis seisneb vastastikuse nihkega. Vedeliku või gaasi kihtide vahel on tangentsiaalsed jõud, mis takistavad sellist liikumist.

Väline hõõrdumine jaguneb puhkehõõrdumiseks (staatiline hõõrdumine) ja kinemaatiliseks hõõrdumiseks. Puhke hõõrdumine tekib fikseeritud tahkete kehade vahel, kui mõni neist üritab liikuda. Kinemaatiline hõõrdumine eksisteerib üksteist puudutavate liikuvate jäikade kehade vahel. Kinemaatiline hõõrdumine jaguneb omakorda libisemishõõrdumiseks ja veerehõõrdumiseks.

Hõõrdejõud mängivad inimese elus olulist rolli. Mõnel juhul kasutab ta neid, teistel aga võitleb nendega. Hõõrdejõud on oma olemuselt elektromagnetilised.
Hõõrdejõudude liigid.
Hõõrdejõud on oma olemuselt elektromagnetilised, s.t. hõõrdejõud põhinevad molekulide vastasmõju elektrijõududel. Need sõltuvad kehade liikumiskiirusest üksteise suhtes.
Hõõrdumist on kahte tüüpi: kuiv ja vedel.
1. Vedelhõõrdumine on jõud, mis tekib tahke keha liikumisel vedelikus või gaasis või kui üks vedeliku (gaasi) kiht liigub teise suhtes ja aeglustab seda liikumist.

Vedelikes ja gaasides staatilist hõõrdejõudu ei esine.
Madalatel kiirustel vedelikus (gaas):
Ftr = k1v,
kus k1 on õhutakistustegur, olenevalt keha kujust, suurusest ja keskkonnas olevast valgusest. Määratud kogemuste põhjal.

Suurtel kiirustel:
Ftr = k2v,
kus k2 on õhutakistustegur.
2. Kuivhõõrdumine on kehade otsesel kokkupuutel tekkiv jõud, mis on alati suunatud piki elektromagnetiliste kehade kontaktpindu just molekulaarsidemete katkemise teel.
Puhkuse hõõrdumine.
Vaatleme varda vastastikmõju laua pinnaga Kokkupuutuvate kehade pind ei ole absoluutselt ühtlane Suurim tõmbejõud tekib ainete aatomite vahel, mis on üksteisest minimaalsel kaugusel, st. mikroskoopilised eendid. Kontaktis olevate kehade aatomite kogutõmbejõud on nii märkimisväärne, et isegi vardale lauaga kokkupuute pinnaga paralleelselt mõjuva välisjõu toimel jääb varras paigale. See tähendab, et vardale mõjuv jõud on absoluutväärtuselt võrdne välisjõuga, kuid on vastupidise suunaga. See jõud on staatiline hõõrdejõud.Kui rakendatud jõud saavutab maksimaalse kriitilise väärtuse, mis on piisav eendite vaheliste sidemete katkestamiseks, hakkab varras laual libisema. Maksimaalne staatiline hõõrdejõud ei sõltu pinna kokkupuutepinnast.Newtoni kolmanda seaduse järgi on normaalrõhujõud absoluutväärtuses võrdne toetusreaktsioonijõuga N.
Maksimaalne staatiline hõõrdejõud on võrdeline normaalrõhu jõuga:

kus μ on staatiline hõõrdetegur.

Staatilise hõõrdetegur sõltub pinnatöötluse olemusest ja materjalide kombinatsioonist, mis moodustavad kontaktkehad. Siledate kontaktpindade kvaliteetne töötlemine toob kaasa ligitõmbatavate aatomite arvu suurenemise ja vastavalt staatilise hõõrdeteguri suurenemise.

Staatilise hõõrdejõu maksimaalne väärtus on võrdeline keha poolt toele avaldatava rõhu jõumooduliga F d.
Staatilise hõõrdeteguri väärtuse saab määrata järgmiselt. Laske kehal (lame riba) asetseda kaldtasandil AB (joonis 3). Sellele mõjuvad kolm jõudu: gravitatsioon F, staatiline hõõrdejõud Fp ja toe reaktsioonijõud N. Raskusjõu normaalkomponent Fp on keha poolt toele tekitatav survejõud Fd, s.o.
FН = Fд. Gravitatsiooni tangentsiaalne komponent Ft on jõud, mis liigub keha kaldtasandil allapoole.
Väikeste kaldenurkade a korral on jõud Ft tasakaalustatud staatilise hõõrdejõuga Fp ja keha on kaldtasandil puhkeasendis (Newtoni kolmanda seaduse järgi toetusreaktsioonijõud N on suuruselt võrdne ja jõuga vastupidine Fd, st see tasakaalustab seda).
Suurendame kaldenurka a, kuni keha hakkab kaldtasapinnast allapoole libisema. Sel hetkel
Fт=FпmaxJoonist fig. 3 näitab, et Ft = Fsin = mgsin; Fn \u003d Fcos \u003d mgcos.
saame
fн=sin/cos=tg.
Olles mõõtnud nurga, mille juures keha libisemine algab, on võimalik valemiga arvutada staatilise hõõrdeteguri fp väärtus.

Riis. 3. Puhke hõõrdumine.
libisev hõõrdumine

Libmishõõrdumine tekib kokkupuutel olevate kehade suhtelise liikumise korral.
Libmishõõrdejõud on alati suunatud kokkupuutes olevate kehade suhtelisele kiirusele vastupidises suunas.
Kui üks keha hakkab libisema üle teise keha pinna, katkevad sidemed algselt liikumatute kehade aatomite (molekulide) vahel ja hõõrdumine väheneb. Kehade edasise suhtelise liikumisega tekivad aatomite vahel pidevalt uued sidemed. Sel juhul jääb libisemishõõrdejõud konstantseks, veidi väiksemaks kui staatiline hõõrdejõud. Nagu maksimaalne staatiline hõõrdejõud, on ka libisemishõõrdejõud võrdeline normaalrõhujõuga ja seega ka tugireaktsioonijõuga:
, kus on libisemishõõrdetegur (), olenevalt kontaktpindade omadustest.

Riis. 3. Libhõõrdumine

Kontrollküsimused

Mis on väline ja sisemine hõõrdumine?
Mis tüüpi hõõrdumine on staatiline hõõrdumine?
mis on kuiv- ja vedelhõõrdumine?
Mis on maksimaalne staatiline hõõrdejõud?
Kuidas määrata staatilise hõõrdeteguri väärtust?

Definitsioon 1

Hõõrdejõud on jõud, mis ilmneb kahe keha kokkupuute hetkel ja takistab nende suhtelist liikumist.

Peamine hõõrdumist provotseeriv põhjus peitub hõõrduvate pindade kareduses ja nende pindade molekulaarses vastasmõjus. Hõõrdejõud sõltub kontaktpindade materjalist ja nende vastastikuse pressimise jõust.

Hõõrdejõu mõiste

Lihtsate hõõrdemudelite põhjal (Coulombi seaduse alusel) peetakse hõõrdejõudu otseselt proportsionaalseks kontakt- ja hõõrdepindade normaalse reaktsiooni astmega. Kui vaadelda tervikuna, siis ei saa hõõrdejõu protsesse kirjeldada ainult klassikalise mehaanika lihtsate mudelitega, mis on seletatav reaktsioonide keerukusega hõõrduvate kehade vastastikmõju tsoonis.

Hõõrdejõud, nagu ka elastsusjõud, on elektromagnetilise iseloomuga. Nende esinemine saab võimalikuks tänu kontaktis olevate kehade molekulide ja aatomite vastastikmõjule.

Märkus 1

Hõõrdejõud erinevad elastsus- ja gravitatsioonijõududest selle poolest, et need ei sõltu ainult kehade konfiguratsioonist (nende suhtelisest asendist), vaid ka nende vastasmõju suhtelistest kiirustest.

Hõõrdejõu sordid

Eeldusel, et kaks üksteisega kokku puutuvat keha liiguvad suhteliselt, jagunevad sellises protsessis tekkivad hõõrdejõud järgmisteks tüüpideks:

Libmishõõrdumine (esindab jõudu, mis tekib ühe interakteeruva keha translatsioonilise liikumise tulemusena teise suhtes ja mõjub sellele kehale libisemissuunaga vastupidises suunas).
Veerehõõrdumine (tähistab jõudude momenti, mis võivad tekkida ühe kahest kehaga kokkupuutes oleva keha veereprotsessi tingimustes).
Puhke hõõrdumine (seda peetakse jõuks, mis tekib kahe vastastikku mõjuva keha vahel, samas kui see muutub tõsiseks takistuseks suhtelise liikumise toimumisel. Selline jõud ületatakse, et panna need kokkupuutuvad kehad üksteise suhtes liikuma. Seda tüüpi hõõrdumine ilmneb kokkupuutuvate kehade mikronihetel (näiteks deformatsioonil) Pingutuse suurenemisega algab ka hõõrdejõu suurenemine.
Pöörlemishõõrdumine (jõumoment, mis tekib kokkupuutel olevate kehade vahel nende ühe pöörlemise tingimustes teise suhtes ja on suunatud pöörlemise vastu). See määratakse valemiga: $M=pN$, kus $N$ on normaalrõhk, $p$ on pöörlemishõõrdetegur, millel on pikkuse mõõde.

Eksperimentaalselt tehti kindlaks, et hõõrdejõud ei sõltu pindalast, mida mööda kehad kokku puutuvad, ja on võrdeline normaalse survejõuga, millega üks keha teisele mõjub.

2. definitsioon

Konstantne väärtus tähistab hõõrdetegurit, samas kui see sõltub hõõrdepindade olemusest ja seisukorrast.

Teatud olukordades on hõõrdumine kasulik. Näiteid võib tuua inimese kõndimise võimatuse (hõõrdumise puudumisel) ja sõidukite liikumise kohta. Samas võib hõõrdumisel olla ka kahjulik mõju. Seega kutsub see esile mehhanismide kokkupuutuvate osade kulumise, sõidukite täiendava kütusekulu. Selle vastu aitavad mitmesugused määrdeained (õhk- või vedelpadjad). Teine tõhus viis on libisemise asendamine rullimisega.

Põhilised arvutusvalemid hõõrdejõu määramiseks

Libiseva hõõrdejõu arvutusvalem näeb välja järgmine:

$m$-proportsionaalsustegur (libisemishõõrdumine),
$P$ on vertikaalne (tavaline) survejõud.

Libmishõõrdejõud on üks liikumist juhtivatest jõududest ja selle valem on kirjutatud toe reaktsioonijõu abil. Lähtudes Newtoni kolmanda seaduse toimimisest, on normaalrõhu jõud ja ka toe reaktsioon suuruselt võrdsed ja vastupidised:

Enne hõõrdejõu määramist, mille valem kirjutatakse järgmiselt: $F=mN$, määratakse reaktsioonijõud.

Märkus 2

Tõmbekoefitsient libisemise ajal kehtestatakse katseliselt hõõrduvate pindade jaoks, samas kui see sõltub materjalist ja töötlemise kvaliteedist.

Staatilise hõõrdejõu maksimaalne jõud määratakse sarnaselt libisemishõõrdejõuga. See on oluline sõidutakistuse tugevuse määramise probleemide lahendamiseks. Näiteks võib tuua raamatu, mida liigutatakse vastu surutud käega. Niisiis, selle raamatu libisemine toimub raamatu ja käe vahelise puhketakistusjõu mõjul. Sel juhul sõltub takistuse suurus raamatule avaldatava vertikaalse rõhu jõu indikaatorist.

Huvitav on asjaolu, et hõõrdejõud on võrdeline vastava kiiruse ruuduga ja selle valem hakkab muutuma, sõltuvalt interakteeruvate kehade liikumiskiirusest. Selle jõu võib seostada vedeliku viskoosse takistuse jõuga.

Sõltuvalt liikumiskiirusest määrab takistusjõud liikumiskiiruse, liikuva keha kuju või vedeliku viskoossuse. Sama keha õlis ja vees liikumisega kaasneb erineva suurusega takistus. Madalatel kiirustel näeb see välja järgmine:

$k$ – proportsionaalsuse koefitsient, mis sõltub keha lineaarsetest mõõtmetest ja kandja omadustest,
$v$ on keha kiirus.

Kõik teavad, kui raske on raskeid esemeid igal pinnal liigutada. Selle põhjuseks on asjaolu, et tahke keha pind ei ole ideaalselt sile ja sisaldab palju sälkusid (need on erineva suurusega, mis lihvimisel vähenevad). Kui kaks keha puutuvad kokku, lukustuvad sälgud. Ühele kehale rakendatakse väike jõud (F), mis on suunatud puutujalt kokkupuutuvatele pindadele. Selle jõu mõjul sälgud deformeeruvad (painduvad). Seetõttu on piki kontaktpindu suunatud elastsusjõud. Kehale mõjuv elastsusjõud, millele mõjub jõud F, kompenseerib selle ja keha jääb puhkeolekusse.

staatiline hõõrdejõud – jõud, mis tekib külgnevate kehade piiril nende suhtelise liikumise puudumisel.

Staatiline hõõrdejõud on suunatud puutujalt kokkupuutuvate kehade pinnale (joon. 10) jõule F vastupidises suunas ja on sellega võrdne suuruselt: Ftr = - F.

Jõumooduli F suurenemisega suureneb konksudega sälkude painutamine ja lõpuks hakkavad need purunema ja keha hakkab liikuma.

libisev hõõrdejõud – on jõud, mis tekib kokkupuutel olevate kehade piiril nende suhtelise liikumise ajal.

Libisemishõõrdejõu vektor on suunatud keha kiirusvektorile vastupidiselt selle pinna suhtes, millel see libiseb.

Tahkel pinnal libisevat keha surub selle vastu piki normaalset suunatud gravitatsioonijõud P. Selle tulemusena pind vajub ja tekib elastsusjõud N (tavaline survejõud ehk toereaktsioon), mis kompenseerib survejõu P (N = - P).

Mida suurem on jõud N, seda sügavam on sälkude haardumine ja seda raskem on neid murda. Kogemused näitavad, et libiseva hõõrdejõu moodul on võrdeline normaalrõhu jõuga:

Mõõtmeteta koefitsienti μ nimetatakse libisemishõõrdeteguriks. See sõltub kontaktpindade materjalidest ja nende lihvimisastmest. Näiteks suusatamisel sõltub hõõrdetegur määrdeaine kvaliteedist (kaasaegsed kallid määrdeained), suusaraja pinnast (pehme, lahtine, tihendatud, jäine), ühest või teisest lumeseisundist sõltuvalt temperatuurist ja õhust. niiskus jne Suur hulk muutuvaid tegureid muudab end koefitsient ei ole konstantne. Kui hõõrdetegur jääb vahemikku 0,045–0,055, loetakse libisemine heaks.

Tabelis on näidatud erinevate kontaktkehade libisemishõõrdeteguri väärtused.

Libmishõõrdetegurid erinevatel juhtudel

Hõõrdejõu roll on paljudel juhtudel positiivne. Just tänu sellele jõule on võimalik inimeste, loomade ja maismaatranspordi liikumine. Niisiis, kõndides tõukab inimene tugijala lihaseid pingutades maast lahti, püüdes talda tagasi nihutada. Seda takistab staatiline hõõrdejõud, mis on suunatud vastupidises suunas – ettepoole (joon. 11).

Üle 300 aasta tagasi. Küsimus ei ole kõige raskem, kuid selle mõistmine nõuab veidi tähelepanu ja kannatlikkust.

Hõõrdejõu uurimisele on pühendatud spetsiaalne mehaanika osa - nn hõõrdeinteraktsiooni mehaanika (või - triboloogia).

Hõõrdejõud on jõud, millega kontaktis olevad ja üksteise suhtes liikuvad kehad interakteeruvad. See on hõõrdejõud, mis takistab kokkupuutuvate kehade vaba liikumist.

Hõõrdumise ja hõõrdejõudude tüübid

Kust tuleb staatiline hõõrdejõud?

Kui vaatame mikroskoobi all põranda pinda ja kapi jalgu, leiame mitu kujuteldamatu kujuga mikroskoopilist konarusi.

Kui kehad toetuvad üksteisele, haarduvad mugulad üksteisega, mille tõttu kehad jäävad immobiliseeritud olekusse.

Löök ühele kehale või mõlemale kehale korraga, et neid üksteise suhtes liigutada, põhjustab tuberkulite deformatsiooni, mis põhjustab molekulide elektromagnetilise tõrjumise, mis on staatilise hõõrdejõu aluseks.

Kui füüsilisi jõupingutusi rakendatakse sujuvalt, kuni teatud kriitilise hetkeni, on staatiline hõõrdejõud absoluutväärtuses võrdne jõuga, millega proovime korpust liigutada.

libisev hõõrdejõud

Sel hetkel, kui kapp veel oma kohalt liigub, saavutab puhkehõõrdejõud maksimaalse väärtuse.

Sel hetkel on mugulad hävitatud ja selle tulemusena algab kapp libisema.

Foto 1. Rattaid ja muid seadmeid kasutatakse libisemishõõrdejõu vähendamiseks.

Tekib uut tüüpi hõõrdejõud - libisev hõõrdejõud. See jõud tekib üksteisel libisevate pindade vastasmõjul.

See jõud avaldub kapi jalgade füüsilise liikumise (libisemise) hetkel põrandal või hokimängija või uisutaja uisu pinnal libisemisel.

Kui tõlgida toimuv "künkadeks", siis libisemisel tekib erinevatesse küngastesse koondunud molekulide vaheliste sidemete katkemine.

Kui objektid on paigal – st kui mõjub staatiline hõõrdejõud – selliseid katkestusi ei esine.

"Künkade mudel" on tinglik. See on loodud keerukate asjade esitamiseks lihtsas keeles.

Samu protsesse saab seletada sügavamate teaduslike terminitega, mille mõistmine nõuab lugejalt erikoolitust.

Hõõrdejõuga seotud lihtsaimad füüsikaseadused

Vastuse küsimusele, mis on hõõrdejõud, saab mitte ainult teoreetilisi seisukohti uurides, vaid ka praktilisi ülesandeid lahendades.

Hõõrdejõu väärtuste arvutamisega seotud probleemide lahendamiseks vajame mõningaid hõõrdejõudu iseloomustavaid teaduslikke fakte.

Näiteks kehale libiseva pinna küljelt rakenduva libiseva hõõrdejõu vektor on alati suunatud objekti kiirusvektori suunast vastassuunas.

Kui kiiruse suund muutub, muutub ka libiseva hõõrdejõu suund. Hõõrdejõu sõltuvus kiirusest on sellele jõule omane oluline eristav tunnus (mida näiteks raskusjõus ega elastsusjõus ei esine).

Kuivhõõrdumise lihtsaimat mudelit iseloomustavad järgmised seadused:

. Libmishõõrdejõud on võrdne staatilise hõõrdejõu maksimaalse väärtusega.

. Hõõrdetegur ei sõltu interakteeruvate pindade pindalast ega ka interakteeruvate objektide kiirusest üksteise suhtes.

. Toe reaktsioonijõu ja libiseva hõõrdejõu absoluutväärtuse vahel on otsene seos, mis arvutatakse valemiga: f = µN.

Nimetatakse proportsionaalsuskordaja µ hõõrdetegur.

Füüsikud on välja arvutanud kümnete tuhandete materjalipaaride hõõrdetegurid.

Näiteks, staatiline hõõrdetegur paari "kumm - kuiv asfalt" jaoks on 0,95 ja libisemishõõrdetegur sama paari puhul varieerub vahemikus 0,5 kuni 0,8.

Interakteeruvate objektide omadusi muutes on võimalik mõjutada nende vastasmõjul tekkiva hõõrdejõu suurust.

Näiteks võidusõiduautode väliskuju või kasutatavate rehvide turvisemustri parandamine võimaldab suurendada nende kiirust, vähendades libisemishõõrdejõudu.

Hõõrdumine tekib siis, kui kehad on otseses kontaktis, takistades nende suhtelist liikumist ja on alati suunatud piki kontaktpinda.

Hõõrdejõud on olemuselt elektromagnetilised, nagu ka elastsusjõud. Kahe tahke keha pindade vahelist hõõrdumist nimetatakse kuivhõõrdumiseks. Tahke keha ja vedela või gaasilise keskkonna vahelist hõõrdumist nimetatakse viskoosseks hõõrdumiseks.

Eristama staatiline hõõrdumine, libisev hõõrdumine Ja veerehõõrdumine.

Puhkuse hõõrdumine- tekib mitte ainult ühe pinna libistamisel teisele, vaid ka siis, kui üritatakse seda libisemist tekitada. Staatiline hõõrdumine hoiab liikuva konveierilindi koormusi libisemast, hoiab naelad plaadi sisse lööduna jne.

Staatiline hõõrdejõud on jõud, mis takistab ühe keha liikumist teise suhtes, mis on alati suunatud kontaktpinnaga paralleelselt väljastpoolt rakenduva jõu vastu, mis püüab objekti oma kohalt liigutada.

Mida suurem on keha liigutamiseks kalduv jõud, seda suurem on staatiline hõõrdejõud. Kahe kokkupuutes oleva keha puhul on sellel siiski mingi maksimaalne väärtus (F tr.p.) max, millest rohkem ei saa ja mis ei sõltu pindade kokkupuutealast:

(F tr.p.) max = μ p N,

Kus μ p- staatiline hõõrdetegur, N- toetada reaktsioonijõudu.

Maksimaalne staatiline hõõrdejõud sõltub kehade materjalidest ja kontaktpindade töötlemise kvaliteedist.

Libisev hõõrdumine. Kui rakendame kehale jõudu, mis ületab maksimaalse staatilise hõõrdejõu, siis keha liigub ja hakkab liikuma. Puhkeseisundi hõõrdumine asendub libisemishõõrdumisega.

Libmishõõrdejõud on samuti võrdeline normaalrõhujõu ja tugireaktsioonijõuga:

F tr \u003d μN.

veerehõõrdumine. Kui keha ei libise teise keha pinnal, vaid veereb nagu ratas, siis kokkupuutepunktis tekkivat hõõrdumist nimetatakse veerehõõrdumiseks. Kui ratas mööda teepeenra veereb, surutakse see sellesse pidevalt sisse, nii et alati on ees mingi muhk, millest tuleb üle saada. See põhjustab veerehõõrdumist. Veerehõõrdumine on seda väiksem, mida raskem on tee.

Veerehõõrdejõud on samuti võrdeline tugireaktsioonijõuga:

F tr.qual = μ qual N,

Kus μ kvaliteet- veerehõõrdetegur.

Kuna μ kvaliteet<< μ , sama koormuse korral on veerehõõrdejõud palju väiksem kui libisemishõõrdejõud.

Hõõrdejõu põhjusteks on kontakteeruvate kehade pindade karedus ja molekulidevaheline tõmbejõud hõõrduvate kehade kokkupuutepunktides. Esimesel juhul on pealtnäha siledatel pindadel tegelikult mikroskoopilised ebatasasused, mis libisemisel üksteise külge haakuvad ja liikumist segavad. Teisel juhul ilmneb külgetõmme isegi hästi poleeritud pindade korral.

Vedelikus või gaasis liikuvat tahket ainet mõjutab keskmine takistusjõud, mis on suunatud vastu keha kiirust keskkonna suhtes ja aeglustavad liikumist.

Söötme takistusjõud ilmneb ainult keha liikumise ajal selles keskkonnas. Siin pole midagi staatilise hõõrdejõu sarnast. Vastupidi, vees olevaid esemeid on palju lihtsam liigutada kui kõval pinnal.