Не смотрите,что для педВУЗов.см на год(1965).Изучение начать с 6 страницы.Счастливой ботвы! (971242), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Для некоторого весьма малого интервала значений скорости сила трения приближенно постоянна, а затем уменьшается, достигает минимума и начинает возрастать. Измерение сил трения скольжения производят с помощью приборов, называемых лгриболгетрами. Принцип действия трибо- метра: одно из испытуемых тел А (рис. 43) приводится в движение относительно второго Б, к телу Б (контртело) прикрепляется динамометр, который измеряет тангенциальную силу, необходимую для удержания контртела в покое. 4 5.
ЖИДКОЕ ТРЕНИЕ Трение о жидкую или газообразную среду называется жидким или вязким трением. Причины возникновения сил вязкого трения мы рассмотрим в главе, посвященной гидродинамике. Здесь жеотме- тим их некоторые характерные Г особенности. При вязком трении отсутствует сила трения покоя. Достаточно слегка дунуть на плавающее в ванне с водой тело, чтобы оно пришло в движение. Человек, отталкиваясь шестом от дна реки, легко заставляет двигаться лодку с большим грузом.
В отсутствие относительной скорости сила жидкого трения равна нулю. При возникновении относительной скорости величина жидот скорости кого трения с увеличением скоро- сти растет сначала линейно, а затем пропорционально квадрату скорости. При скоростях, больших скорости звука в данной среде (сверхзвуковая скорость), сила трения пропорциональна примерно кубу скорости. Характер зависимости силы жидкого трения от скорости для обычных(дозвуковых) скоростей иллюстрирует рисунок 49. Для малых скоростей: Г =- — г,о, (4.4) для больших скоростей: (4. 5) Значения коэффициентов пропорциональности г, и гэ зависят от свойств среды, размеров и формы тела и состояния поверхности тел.
Знак в формуле (4.5) выбирается противоположным знаку скорости. Возрастание силы жидкого трения при увеличении скорости обусловливает существование предельной скорости, с которой тело может двигаться в сопротивляющейся среде под действием постоянной силы. Уравнение движения в этом случае запишется в виде: т — =- Р— Г„ ао (4.6) ас где г' — постоянная сила, действующая на тело, Р— сила трения (функция скорости), тп — масса тела. При свободном падении в воздухе или воде Р =- б„где 6,— эффективный вес тела (разность между весом тела в пустоте и выталкивающей силой, действующей на тело в жидкости или газе в соотвегствии с законом Архимеда): (4. 7) В первый момент падения (о = О) сила Р, = 0 и ускорение тела имеет максимальное значение, соответствующее действию силы б,.
Затем, так как эффективный вес тела постоянен, а сила трения Р„ с увеличением скорости возрастает, то разность 6, — Р, уменьшается, в конце концов обращаясь в нуль. При этом ускорение становится равным нулю, и скорость падения тела принимает некоторое «установившееся» значение, которое не меняется вплоть до достижения телом поверхности Земли или дна водоема (если при этом не меняются свойства среды, в которой происходит движение, — ее плотность и вязкость). Значение скорости установившегося движения в данной среде под действием данной силы зависит от вида зависимости силы трения, от скорости движения тела и значения коэффициента пропорциональности г, т.
е. в конечном счете от свойств среды, формы и размеров тела, состояния его поверхности. Так, для человека среднего веса, падающего в воздухе с закрытым парашютом, скорость установившегося падения примерно 60 м!сек, а при падении с раскрытым парашютом — 5 — б м/сек. 4 6. ДЕЙСТВИЕ СИЛ ТРЕНИЯ. СМАЗКА В повседневной жизни мы на каждом шагу сталкиваемся с действием сил трения. Вытаскивая гвоздь из стены, мы преодолеваем силу трения.
При движении автомобиля или другого экипажа с постоянной скоростью по горизонтальной ровной дороге мощность, развиваемая его двигателем, расходуется на преодоление разных видов трения в механизме автомобиля и между его колесами и полотном дороги. Колоссальное количество бензина, угля и нефти идет на то, чтобы восстановить потери механического движения, связанные с преодолением сил трения в машинах, самолетах и наземных экипажах различного типа. Поэтому уменьшение трения дает экономию огромных материальных ценностей.
Борьба с трением в машинах, на транспорте сводится к замене сухого трения скольжения трением других видов. В частности, наиболее распространенный способ уменьшения трения — смазка— состоит в замене сухого трения трением жидким. Смазка заполняет углубления, выемки, трещины поверхностей твердых тел и образует между ними жидкий слой, разъединяющий эти поверхности и препятствующий взаимодействию их молекул. При движении тел происходит скольжение слоев жидкости друг относительно друга.
з7 Замена сухого трения внутренним трением смазки уменьшает трение в 8 — 10 раз, Теория смазки была создана русским ученым Н. П. Петровым. Наиболее строгая теория смазки была разработана Н. Е. Жуков- аким и С. А. Чаплыгиным. Второй весьма эффективный способ снижения трения — замена скольжения качением (в шарнкоподшнпииках) — мы разберем ниже. В измерительной технике для повышения чувствительности и точности измерительных приборов имеет большое значение борьба с явлением «застоя».
В разного рода стрелочных приборах об измеряемой величине судят по смещению стрелки ст нулевого положения. Благодаря наличию трения покоя это смещение начинается, когда измеряемая величина уже достигнег некоторого значения. Это явление приводит к тому, что чувствительность таких приборов (в которых движение указателя осуществляется со скольжением) не может превзойти некоторого предела. Величина силы трения покоя сказывается и на точности прибора,так как стрелка может остановиться на делении, не соответствующем действительному значению измеряемой величины.
Поэтому в прецизионных измерительных приборах указатели укрепляются не в подшипнике, а на подвесе, что позволяет избежать сухого трения. Однако полное исчезновениетрения повлекло бы за собой весьма неприятные последствия. Ни человек, нн автомобиль, ни какой-либо механизм, как мы знаем, не могли бы двигаться под действием внутренних сил, так как эти силы лишь сближают илн раздвигают отдельные части тел. Трение служит той внешней силой, которая ослабляет илн уравновешивает действие одной из внутренних сил и позволяет другой силе перемещать тело.
Человек при ходьбе, занося ногу впервд, отрывает ее от земли, а другой ногой опирается о землю. Нога, стоящая на земле, испытывает на себе действие двух сил: мускульной, толкающей ее назад, и силы трения покоя, уравновешивающей эту силу. В результате эта нога остается на месте, в то время как приподнятая, испытывая лишь небольшое сопротивление со стороны воздуха, перемещается вперед. Придвижении тепловоза сила трения колес о рельсы является движущей силой, не позволяя нм скользить; благодаря трению не проскальзывает по шкиву ремень, передающий движение от двигателя к станку. Во всех рассмотренных случаях проявляется сила трения покоя. Поэтому трение покоя иногда называют ведущим трением.
В отсутствие силы трения гвоздь не удержзлся бы в доске; вии. товые, шпоночные соединения распались; любая машина, едва придя в движение, рассыпалась бы на составные части. Многим знакомо явление «заноса» автомобиля при резком торможении на скользкой дороге, При торможении колеса автомобиля начинают с большой скоростью о, скользить по льду (рис. 50). Сила зв с Ртр Рис 50 К объяснению явления аааносаа нри тормонсении автомобиля.
трения скольжения Р,'„направлена в сторону, противоположную скорости движения Положим, под действием силы Р возникло скольжение колеса с малой скоростью о, в направлении, перпендикулярном к о„ и одновременно возникла направленная противоположно скорости ов сила трения Р',р. Результирующая скорость скольжения о = о, + ое.
Сила трения направлена против о и имеет значение Р,р. Можно считать, что Р,'р — Р,р, так как силы трения с изменением скорости меняются мало. Тогда составляющая силы трения в направлении, противоположном оь равна: Р" = Р, зша. Но если оа (( оь угол а мал и гйпя= 1Ия = — ', о~ о, илн Сила трения в направлении, перпендикулярном скольжению, зависит от скорости движения ия в этом направлении. Трение в направлении, перпендикулярном движению, приобретает характер жидкого трения, так как если о, — ~ О, то и сила Р,р-а- О: достаточно небольшой силы, чтобы возникло движенневбок. Вследствие этого же явления приводные ремни слетают со шкива при резком уменьшении скорости его движения; вращающееся сверло или бур легко входит в металл, дерево или землю и вытаскивается из них (чтобы вытащить неподвижное сверло из металла или бур из земли, часто требуются значительные усилия).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
