Détermination du coefficient de frottement de roulement. Coefficient de frottement Quelles sont les principales raisons du coefficient de frottement ?
But du travail: se familiariser avec le phénomène de frottement de roulement, déterminer le coefficient de frottement de roulement d'un chariot à quatre roues.
Équipement: un chariot comme maquette de voiture, un rail horizontal avec un jeu de photocellules, un chronomètre, un jeu de poids.
INTRODUCTION THÉORIQUE
Force de frottement de roulement est une force de résistance au mouvement tangente à la surface de contact qui se produit lorsque les corps cylindriques roulent.
Lorsqu'une roue roule sur un rail, une déformation se produit à la fois dans la roue et dans le rail. En raison de l'élasticité non idéale du matériau, des processus de déformation plastique des microtubercules, des couches superficielles de la roue et du rail se produisent dans la zone de contact. En raison de la déformation résiduelle, le niveau du rail derrière la roue s'avère plus bas qu'avant la roue et la roue roule constamment sur la bosse lors du déplacement. Dans la partie extérieure de la zone de contact, il se produit un glissement partiel de la roue le long du rail. Dans tous ces processus, le travail est effectué par la force de frottement de roulement. Le travail de cette force entraîne la dissipation de l'énergie mécanique, sa transformation en chaleur, donc la force de frottement de roulement est une force dissipative.
Dans la partie centrale de la zone de contact, une autre force tangentielle apparaît - c'est la force de frottement statique ou force d'adhésion matériau des roues et des rails. Pour la roue motrice d'une locomotive, la force d'adhérence est la force de traction, et lors d'un freinage avec un frein à sabot, c'est la force de freinage. Puisqu'il n'y a aucun mouvement de la roue par rapport au rail au centre de la zone de contact, aucun travail n'est effectué par la force d'adhésion.
La répartition de la pression sur la roue côté rail s'avère asymétrique. Il y a plus de pression à l’avant et moins à l’arrière (Fig. 1). Par conséquent, le point d’application de la force résultante sur la roue est décalé vers l’avant d’une petite distance. b par rapport à l'axe . Imaginons la force du rail sur la roue sous la forme de deux composantes. L'une est dirigée tangentiellement à la zone de contact, c'est la force d'adhésion F embrayage. Un autre composant Q dirigé perpendiculairement à la surface de contact et passe par l’axe de la roue.
A notre tour, élargissons la force de pression normale Q en deux composantes : la force N, qui est perpendiculaire au rail et compense la gravité et la force Qualité F, qui est dirigé le long du rail à contre-courant du mouvement. Cette force empêche le mouvement de la roue et constitue la force de frottement de roulement. Force de pression Q ne crée aucun couple. Ainsi, les moments des forces qui le composent par rapport à l'axe de la roue doivent se compenser : . Où 
. Force de frottement de roulement proportionnel à la force N, agissant sur la roue perpendiculairement au rail :
. (1)
Ici
– coefficient de frottement de roulement. Cela dépend de l’élasticité du matériau du rail et de la roue, de l’état de la surface et de la taille de la roue. Comme vous pouvez le constater, plus la roue est grande, moins la force de friction de roulement est importante. Si la forme du rail était restaurée derrière la roue, alors le diagramme de pression serait symétrique et il n'y aurait pas de frottement de roulement. Lorsqu'une roue en acier roule sur un rail en acier, le coefficient de frottement de roulement est assez faible : 0,003 à 0,005, soit des centaines de fois inférieur au coefficient de frottement de glissement. Par conséquent, rouler est plus facile que traîner.
La détermination expérimentale du coefficient de frottement de roulement est réalisée sur une installation de laboratoire. Laissez un chariot, qui est une maquette de voiture, rouler le long de rails horizontaux. Il est soumis aux forces de frottement de roulement horizontal et aux forces d'adhérence des rails (Fig. 2). Écrivons l'équation de la deuxième loi de Newton pour le mouvement lent d'un chariot de masse m en projection sur la direction de l'accélération :
. (2)
La masse des roues constituant une part importante de la masse du chariot, il est impossible de ne pas prendre en compte le mouvement de rotation des roues. Imaginons le roulement des roues comme la somme de deux mouvements : un mouvement de translation avec le chariot et un mouvement de rotation par rapport aux axes des paires de roues. Nous combinons le mouvement vers l'avant des roues avec le mouvement vers l'avant du chariot avec leur masse totale m dans l'équation (1) . Le mouvement de rotation des roues se produit sous l'influence uniquement du couple de traction F sc R. Équation de base loi de la dynamique de rotation(le produit du moment d'inertie de toutes les roues et de l'accélération angulaire est égal au moment de force) a la forme
. (3)
S'il n'y a pas de glissement de la roue par rapport au rail, la vitesse du point de contact est nulle. Cela signifie que les vitesses de mouvements de translation et de rotation sont égales et opposées : . Si l'on différencie cette égalité, on obtient la relation entre l'accélération de translation du chariot et l'accélération angulaire de la roue : . Alors l’équation (3) prendra la forme 
. Ajoutons cette équation à l'équation (2) pour éliminer la force d'adhésion inconnue. En conséquence nous obtenons
. (4)
L’équation résultante coïncide avec l’équation de la deuxième loi de Newton pour le mouvement de translation d’un chariot avec une masse effective : 
, qui prend déjà en compte la contribution de l'inertie de rotation des roues à l'inertie du chariot. Dans la littérature technique, l'équation du mouvement de rotation des roues (3) n'est pas utilisée, mais la rotation des roues est prise en compte en introduisant une masse effective. Par exemple, pour un wagon chargé, le coefficient d'inertie γ
est égal à 1,05, et pour une voiture vide l'influence de l'inertie des roues est plus grande : γ
= 1,10.
Remplacement de la force de frottement de roulement 
dans l'équation (4), on obtient la formule de calcul du coefficient de frottement de roulement
. (5)
 |
Pour déterminer le coefficient de frottement de roulement à l'aide de la formule (5), l'accélération du chariot doit être mesurée expérimentalement. Pour ce faire, poussez le chariot avec une certaine vitesse V 0 sur rails horizontaux. L'équation de la cinématique du mouvement uniformément lent a la forme
.
Chemin S et le temps de conduite t peut être mesuré, mais la vitesse initiale du mouvement est inconnue V 0 . Cependant, l'installation (Fig. 3) dispose de sept chronomètres qui mesurent le temps de déplacement depuis la photocellule de départ jusqu'aux sept photocellules suivantes. Cela vous permet soit de créer un système de sept équations et d'en exclure la vitesse initiale, soit de résoudre ces équations graphiquement. Pour une solution graphique, nous réécrivons l'équation du mouvement uniformément lent, en la divisant par le temps : 
.
La vitesse moyenne de déplacement de chaque photocellule dépend linéairement du temps de déplacement des photocellules. Par conséquent, le graphique de dépendance<V>(t) est une droite avec un coefficient angulaire égal à la moitié de l'accélération (Fig. 4)
. (6)
Le moment d'inertie des quatre roues d'un chariot, qui ont la forme de cylindres de rayon R. avec leur masse totale je compte, peut être déterminé par la formule 
. Alors la correction de l'inertie de rotation des roues prendra la forme 
.
FIN DES TRAVAUX
1. Déterminez en pesant la masse du chariot ainsi qu'une partie de la cargaison. Mesurez le rayon des roues le long de la surface de roulement. Enregistrez les résultats des mesures dans le tableau. 1.
Tableau 1 Tableau 2
| S, m | t, Avec | , MS |
| 0,070 | ||
| 0,140 | ||
| 0,210 | ||
| 0,280 | ||
| 0,350 | ||
| 0,420 | ||
| 0,490 |
2. Vérifiez l'horizontalité des rails. Placer le chariot au début des rails de manière à ce que la tige du chariot soit devant les trous de la photocellule de départ. Connectez l'alimentation à un réseau 220 V.
3. Poussez le chariot le long des rails pour qu'il atteigne le piège et tombe dedans. Chaque chronomètre indiquera le temps pendant lequel le chariot passe de la photocellule de départ à sa photocellule. Répétez l'expérience plusieurs fois. Enregistrez les lectures de sept chronomètres dans l’une des expériences du tableau. 2.
4. Faites des calculs. Déterminer la vitesse moyenne du chariot sur le chemin depuis le départ jusqu'à chaque photocellule
5. Tracez la dépendance de la vitesse moyenne de déplacement de chaque photocellule en fonction du temps de déplacement. La taille du graphique est d'au moins une demi-page. Spécifiez une échelle uniforme sur les axes de coordonnées. Tracez une ligne droite près des points.
6. Déterminez la valeur moyenne de l'accélération. Pour ce faire, construisez un triangle rectangle sur la droite expérimentale comme sur l'hypoténuse. À l'aide de la formule (6), trouvez la valeur d'accélération moyenne.
7. Calculer la correction de l'inertie de rotation des roues en les considérant comme des disques homogènes 
. Déterminer la valeur moyenne du coefficient de frottement de roulement à l'aide de la formule (5)<μ>.
8. Estimer graphiquement l’erreur de mesure
. (7)
Enregistrez le résultat μ = <μ>± δμ, Р = 90%.
Conclure.
QUESTIONS DE CONTRÔLE
1. Expliquez la cause de la force de frottement de roulement. Quels facteurs influencent l’ampleur de la force de frottement de roulement ?
2. Écrivez la loi de la force de frottement de roulement. De quoi dépend le coefficient de frottement de roulement ?
3. Notez les équations de la dynamique du mouvement de translation du chariot sur des rails horizontaux et du mouvement de rotation des roues. Dérivez l’équation du mouvement d’un chariot avec une masse effective.
4. Dérivez une formule pour déterminer le coefficient de frottement de roulement.
5. Expliquer l'essence de la méthode graphique pour déterminer l'accélération d'un chariot lorsqu'il roule sur des rails. Dérivez la formule d’accélération.
6. Expliquer l'effet de la rotation des roues sur l'inertie du chariot.
Travail 17-b
Informations connexes.
Friction- le processus d'interaction mécanique des corps en contact lors de leur déplacement relatif dans le plan de contact ( frottement externe) ou avec déplacement relatif de couches parallèles de liquide, de gaz ou de solide déformable ( friction interne, ou viscosité). Dans la suite de cet article, le frottement fait référence uniquement au frottement externe. L'étude des processus de friction est une branche de la physique appelée mécanique des interactions frictionnelles, ou tribologie.
Force de friction [ | ]
La friction est une force qui se produit lorsque deux corps entrent en contact et empêche leur mouvement relatif. La cause du frottement est la rugosité des surfaces frottantes et l'interaction des molécules de ces surfaces. La force de frottement dépend du matériau des surfaces frottantes et de la force avec laquelle ces surfaces sont pressées les unes contre les autres. Dans les modèles de frottement les plus simples (loi de Coulomb pour le frottement), on pense que la force de frottement est directement proportionnelle à la force de réaction normale entre les surfaces frottantes. En général, en raison de la complexité des processus physiques et chimiques se produisant dans la zone d'interaction des corps frottants, les processus de frottement ne peuvent fondamentalement pas être décrits à l'aide de modèles simples de la mécanique classique.
Types de force de frottement[ | ]
En présence de mouvement relatif de deux corps en contact, les forces de frottement apparaissant lors de leur interaction peuvent être divisées en :
La nature de l'interaction frictionnelle[ | ]
En physique, l'interaction de friction est généralement divisée en :
- sec lorsque les solides en interaction ne sont séparés par aucune couche/lubrifiant supplémentaire (y compris les lubrifiants solides) - un cas très rare en pratique, une caractéristique du frottement sec est la présence d'une force de frottement statique importante ;
- frontière lorsque la zone de contact peut contenir des couches et des zones de nature différente (films d'oxyde, liquide, etc.) - cas le plus courant de frottement par glissement ;
- mixte lorsque la zone de contact contient des zones de frottement sec et liquide ;
- liquide (visqueux), lors de l'interaction de corps séparés par une couche de solide (poudre de graphite), de liquide ou de gaz (lubrifiant) d'épaisseur variable - en règle générale, cela se produit lors du frottement de roulement, lorsque des corps solides sont immergés dans un liquide, la quantité de visqueux le frottement est caractérisé par la viscosité du milieu ;
- élastohydrodynamique(viscoélastique), lorsque le frottement interne dans le lubrifiant est d'une importance décisive, se produit avec des vitesses de mouvement relatives croissantes.
Loi Amonton-Coulomb[ | ]
La principale caractéristique du frottement est coefficient de friction μ (\displaystyle \mu), déterminé par les matériaux à partir desquels les surfaces des corps en interaction sont constituées.
Dans les cas les plus simples, la force de frottement F (style d'affichage F) et charge normale (ou force normale réactions) N n o r m a l (\displaystyle N_(normal)) lié par l'inégalité
| F | ⩽ μ N n o r m a l , (\displaystyle |F|\leqslant \mu (N_(normal)),)Loi d'Amonton-Coulomb prenant en compte l'adhésion[ | ]
Pour la plupart des paires de matériaux, la valeur du coefficient de frottement μ (\displaystyle \mu) ne dépasse pas 1 et est compris entre 0,1 et 0,5. Si le coefficient de frottement dépasse 1 (μ > 1) (\displaystyle (\mu >1)), cela signifie qu'il existe une force entre les corps en contact adhésion N a d h e s i o n (\displaystyle N_(adhésion)) et la formule de calcul du coefficient de frottement devient
μ = (F f r i c t i o n + F a d h e s i o n) / N n o r m a l (\displaystyle \mu =(F_(friction)+F_(adhesion))/(N_(normal))).Valeur de l'application[ | ]
Friction dans les mécanismes et les machines[ | ]
Dans la plupart des mécanismes traditionnels (moteurs à combustion interne, voitures, engrenages, etc.), la friction joue un rôle négatif, réduisant l'efficacité du mécanisme. Pour réduire la force de frottement, diverses huiles et lubrifiants naturels et synthétiques sont utilisés. Dans les mécanismes modernes, la pulvérisation de revêtements (films minces) sur les pièces est également utilisée à cette fin. Avec la miniaturisation des mécanismes et la création de systèmes microélectromécaniques (MEMS) et nanoélectromécaniques (NEMS), la quantité de friction par rapport aux forces agissant dans le mécanisme augmente et devient très importante. (μ ⩾ 1) (\displaystyle (\mu \geqslant 1)), et en même temps ne peut pas être réduit à l'aide de lubrifiants conventionnels, ce qui suscite un intérêt théorique et pratique important des ingénieurs et des scientifiques dans ce domaine. Pour résoudre le problème du frottement, de nouvelles méthodes sont créées pour le réduire dans le cadre de la tribologie et de la science des surfaces. (Anglais).
Adhérence superficielle[ | ]
La présence de friction permet de se déplacer le long de la surface. Ainsi, lors de la marche, c'est par frottement que la semelle adhère au sol, entraînant une répulsion du sol et un mouvement vers l'avant. De la même manière, l'adhérence des roues d'une voiture (moto) à la chaussée est assurée. En particulier, pour améliorer cette adhérence, de nouvelles formes et types spéciaux de caoutchouc pour pneus sont développés, et des ailes sont installées sur les voitures de course, appuyant plus fermement la voiture sur la piste.
Force de friction est la force qui se produit lorsque deux corps entrent en contact et empêche leur mouvement relatif. Il est appliqué sur les corps le long de la surface de contact. Le frottement qui se produit entre les surfaces de différents corps est appelé frottement externe. Si un frottement se produit entre des parties d’un même corps, on parle alors de frottement interne.
Le frottement entre les surfaces de deux solides en contact en l’absence de couche liquide ou gazeuse entre eux est appelé frottement sec.
Le frottement entre la surface d'un corps solide et le milieu liquide ou gazeux environnant dans lequel le corps se déplace est appelé frottement visqueux.
Il existe des frottements statiques, des frottements de glissement et des frottements de roulement.
La force de frottement statique apparaît entre des corps solides immobiles lorsqu'il existe des forces agissant dans la direction du mouvement possible du corps.
La force de frottement statique est toujours égale en grandeur et dirigée à l'opposé de la force parallèle à la surface de contact et tendant à faire bouger ce corps. Une augmentation de cette force externe appliquée au corps entraîne une augmentation de la force de frottement statique. La force de frottement statique est dirigée dans le sens opposé au mouvement possible du corps (Fig. 1 a, b). . La force de frottement statique maximale est proportionnelle au module de la force de pression normale produite par le corps sur le support :
Puisque selon la troisième loi de Newton. Voici le coefficient de frottement statique, en fonction du matériau et de l'état des surfaces frottantes. La force de frottement statique empêche le démarrage du mouvement. Mais il existe des cas où la force de frottement statique provoque le mouvement d'un corps. Par exemple, une personne qui marche. Lors de la marche, la force de friction statique agissant sur la semelle nous donne une accélération. La semelle ne recule pas, et donc le frottement entre elle et la route est un frottement statique.
Considérons un bloc posé sur un chariot (Fig. 2). Une force agit sur lui, essayant de le déplacer de sa place. Dans le sens opposé, la force de frottement statique agit sur le bloc depuis le côté du chariot. Une force de même ampleur et de direction opposée agit sur le chariot depuis le côté du bloc, entraînant le mouvement du chariot vers la droite. La force de frottement statique joue un rôle fondamental dans le mouvement des voitures. Les pneus des roues motrices des voitures semblent s'éloigner de la route, et en l'absence de glissement, la force poussant la voiture est la force de frottement statique.
La force de frottement de glissement se produit lorsque des corps en mouvement les uns par rapport aux autres entrent en contact et complique leur mouvement. La force de frottement de glissement est dirigée le long de la surface de contact dans le sens opposé à la vitesse de déplacement. La force de frottement de glissement est directement proportionnelle à la force de pression normale :
où est le coefficient de frottement de glissement, qui dépend de la qualité du traitement de surface et de son matériau.
pour ces tél.
(un peu plus) - déplacer un corps est plus difficile que poursuivre son glissement).
La force de frottement ne dépend pas de la surface des surfaces de contact des corps et de leur position les unes par rapport aux autres, ainsi que du module de vitesse à basse vitesse, mais dépend de la direction de la vitesse : lorsque la direction de la vitesse change, la direction change également (Fig. 3). L'action des forces de frottement de glissement s'accompagne de la transformation de l'énergie mécanique en énergie interne.
L'existence de forces de frottement s'explique par la manifestation de forces d'interaction électromagnétique. Les forces de frottement statiques sont principalement causées par les déformations élastiques des microsaillies à la surface des corps frottants ; les forces de frottement par glissement résultent des déformations plastiques des microsaillies et de leur destruction partielle, ainsi que des forces d'interaction intermoléculaires dans la zone de contact.
Conférence scientifique et pratique
Coefficient de friction eux méthodes son calcul
Penza 2010
Chapitre I Partie théorique
1. Types de frottement, coefficient de frottement
Chapitre II. Partie pratique
Calcul des frottements statiques, de glissement et de roulement
Calcul du coefficient de frottement statique
Bibliographie
Chapitre I Partie théorique
1. Types de frottement, coefficient de frottement
Nous rencontrons des frictions à chaque étape. Il serait plus juste de dire que sans frictions, nous ne pouvons pas faire un seul pas. Mais malgré le rôle important que joue la friction dans nos vies, une image suffisamment complète de l'apparition des frictions n'a pas encore été créée. Cela n’est même pas dû au fait que le frottement est de nature complexe, mais plutôt au fait que les expériences de frottement sont très sensibles au traitement de surface et sont donc difficiles à reproduire.
Existe externe Et friction interne (autrement appeléviscosité ). Externe Ce type de frottement est appelé dans lequel des forces apparaissent aux points de contact de corps solides qui entravent le mouvement mutuel des corps et sont dirigées tangentiellement à leurs surfaces.
Friction interne (viscosité) est un type de frottement qui se produit lors d'un mouvement mutuel. couches de liquide ou de gaz, des forces tangentielles apparaissent entre elles, empêchant un tel mouvement.
Le frottement externe est divisé enfrottement statique (frottement statique ) Et frottement cinématique . Un frottement statique se produit entre des corps solides fixes lorsqu'ils tentent de déplacer l'un d'eux. Un frottement cinématique existe entre des corps solides en mouvement qui se touchent mutuellement. Le frottement cinématique, à son tour, est divisé enfrottement de glissement Et frottement de roulement .
Les forces de friction jouent un rôle important dans la vie humaine. Dans certains cas, il les utilise et dans d’autres, il les combat. Les forces de friction sont de nature électromagnétique.
Si un corps glisse sur une surface, son mouvement est entravéforce de frottement de glissement.
Où N - force de réaction au sol, unμ - coefficient de frottement de glissement. Coefficientμ dépend du matériau et de la qualité du traitement des surfaces en contact et ne dépend pas du poids corporel. Le coefficient de frottement est déterminé expérimentalement.
La force de frottement de glissement est toujours dirigée à l'opposé du mouvement du corps. Lorsque la direction de la vitesse change, la direction de la force de friction change également.
La force de friction commence à agir sur le corps lorsqu’il essaie de le déplacer. Si une force externeF moins de produitµN, alors le corps ne bougera pas - le début du mouvement, comme on dit, est empêché par la force de frottement statique. Le corps ne commencera à bouger que lorsque la force extérieureF dépassera la valeur maximale que peut avoir la force de frottement statique
Frottement statique - force de friction qui empêche le mouvement d’un corps sur la surface d’un autre.
Chapitre II. Partie pratique
1. Calcul des frottements statiques, de glissement et de roulement
Sur la base de ce qui précède, j'ai trouvé empiriquement la force de frottement statique, de glissement et de roulement. Pour ce faire, j'ai utilisé plusieurs paires de corps, à la suite de l'interaction desquelles une force de frottement apparaîtrait, et un appareil de mesure de force - un dynamomètre.
Voici les paires de corps suivantes :
un bloc de bois en forme de parallélépipède rectangle d'une certaine masse et une table en bois verni.
un bloc de bois en forme de parallélépipède rectangle de masse inférieure au premier et une table en bois verni.
un bloc de bois en forme de cylindre d'une certaine masse et une table en bois verni.
un bloc de bois en forme de cylindre avec moins de masse que le premier et une table en bois verni.
Après avoir effectué les expériences, la conclusion suivante a pu être tirée :
La force de frottement statique, de glissement et de roulement est déterminée expérimentalement.
Frottement statique:
Pour 1) Fp=0,6 N, 2) Fp=0,4 N, 3) Fp=0,2 N, 4) Fp=0,15 N
Frottement de glissement :
Pour 1) Fс=0,52 N, 2) Fс=0,33 N, 3) Fс=0,15 N, 4) Fс=0,11 N
Frottement de roulement :
Pour 3) Fk=0,14 N, 4) Fk=0,08 N
Ainsi, j'ai déterminé expérimentalement les trois types de frottement externe et j'ai obtenu que
Fп> Fс > Fк pour le même corps.
2. Calcul du coefficient de frottement statique
Mais ce qui est le plus intéressant, ce n’est pas la force de frottement, mais le coefficient de frottement. Comment le calculer et le déterminer ? Et je n'ai trouvé que deux façons de déterminer la force de frottement.
La première méthode est très simple. Connaître la formule et déterminer empiriquement et N, le coefficient de frottement statique, de glissement et de roulement peut être déterminé.
1) N 0,81 N, 2) N 0,56 N, 3) N 2,3 N, 4) N 1,75
Coefficient de frottement statique :
= 0,74; 2) = 0,71; 3) = 0,087; 4) = 0,084;
Coefficient de frottement de glissement :
= 0,64; 2) = 0,59; 3) = 0,063; 4) = 0,063
Coefficient de frottement de roulement :
3) = 0,06; 4) = 0,055;
En vérifiant les données tabulaires, j'ai confirmé l'exactitude de mes valeurs.
Mais la deuxième méthode pour trouver le coefficient de frottement est également très intéressante.
Mais cette méthode détermine bien le coefficient de frottement statique, mais un certain nombre de difficultés surviennent lors du calcul du coefficient de frottement de glissement et de roulement.
Description : Un corps est au repos avec un autre corps. Ensuite, l'extrémité du deuxième corps sur lequel repose le premier corps commence à être soulevée jusqu'à ce que le premier corps quitte sa place.
= péché /cos =tg =BC/AC
A partir de la deuxième méthode, j'ai calculé un certain nombre de coefficients de frottement statique.
Du bois au bois :
AB = 23,5 cm ; BC = 13,5 cm.
P = BC/AC = 13,5/23,5 = 0,57
2. Mousse de polystyrène sur bois :
AB = 18,5 cm ; BC = 21 cm.
P = BC/AC = 21/18,5 = 1,1
3. Verre sur bois :
AB = 24,3 cm ; BC = 11 cm.
P = BC/AC = 11/24,3 = 0,45
4. Aluminium sur bois :
AB = 25,3 cm ; BC = 10,5 cm.
P = BC/AC = 10,5/25,3 = 0,41
5. Acier sur bois :
AB = 24,6 cm ; BC = 11,3 cm.
P = BC/AC = 11,3/24,6 = 0,46
6. Organisation. Verre sur bois :
AB = 25,1 cm ; BC = 10,5 cm.
P = BC/AC = 10,5/25,1 = 0,42
7. Graphite sur bois :
AB = 23 cm ; BC = 14,4 cm.
P = BC/AC = 14,4/23 = 0,63
8. Aluminium sur carton :
AB = 36,6 cm ; BC = 17,5 cm.
P = BC/AC = 17,5/36,6 = 0,48
9. Repassage sur plastique :
AB = 27,1 cm ; BC = 11,5 cm.
P = BC/AC = 11,5/27,1 = 0,43
10. Organisation. Verre sur plastique :
AB = 26,4 cm ; BC = 18,5 cm.
P = BC/AC = 18,5/26,4 = 0,7
Sur la base de mes calculs et expériences, j'ai conclu que P > C > K , ce qui correspondait indéniablement aux bases théoriques tirées de la littérature. Les résultats de mes calculs ne sont pas allés au-delà des données tabulaires, mais les ont même complétés, ce qui m'a permis d'élargir les valeurs tabulées des coefficients de frottement de divers matériaux.
Littérature
1. Kragelsky I.V., Dobychin M.N., Kombalov V.S. Bases des calculs de frottement et d'usure. M. : Génie Mécanique, 1977. 526 p.
Frolov, K.V. (éd.) :Tribologie moderne : résultats et perspectives. Maison d'édition LKI, 2008
Elkin V.I. « Matériel pédagogique inhabituel en physique ». Bibliothèque du magazine « La physique à l'école », n° 16, 2000.
Sagesse millénaire. Encyclopédie. Moscou, Olma - presse, 2006.
Force de friction de glissement- force qui apparaît entre les corps en contact lors de leur mouvement relatif.
Il a été établi expérimentalement que la force de frottement dépend de la force de pression des corps les uns sur les autres (force de réaction des supports), des matériaux des surfaces frottantes et de la vitesse de mouvement relatif. Puisqu’aucun corps n’est absolument lisse, la force de frottement Pas dépend de la zone de contact, et la véritable zone de contact est beaucoup plus petite que celle observée ; De plus, en augmentant la surface, on réduit la pression spécifique des corps les uns sur les autres.
La grandeur caractérisant les surfaces frottantes est appelée coefficient de friction, et est le plus souvent désigné par la lettre latine k (style d'affichage k) ou lettre grecque μ (\displaystyle \mu). Cela dépend de la nature et de la qualité du traitement des surfaces frottantes. De plus, le coefficient de frottement dépend de la vitesse. Cependant, le plus souvent, cette dépendance est faiblement exprimée et si une plus grande précision de mesure n'est pas requise, alors k (style d'affichage k) peut être considéré comme constant. En première approximation, l'amplitude de la force de frottement de glissement peut être calculée à l'aide de la formule :
F = k N (\ displaystyle F = kN)
K (style d'affichage k)- coefficient de frottement de glissement,
N (style d'affichage N)- la force de la réaction normale du support.
Les forces de friction sont les interactions tangentielles entre les corps en contact qui surviennent lors de leur mouvement relatif.
Des expériences sur le mouvement de divers corps en contact (solides sur solides, solides dans un liquide ou un gaz, liquides dans un gaz, etc.) avec différents états de surfaces de contact montrent que des forces de frottement apparaissent lors du mouvement relatif des corps en contact et sont dirigées contre les vecteur de vitesse relative tangentiellementà la surface de contact. Dans ce cas, le mouvement mécanique est toujours plus ou moins converti en d'autres formes de mouvement de la matière - le plus souvent en une forme de mouvement thermique, et les corps en interaction sont chauffés.
YouTube encyclopédique
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✪ Leçon 67. Force de frottement
✪ Force de friction
✪ Statique. Frottement de glissement. Conférence (28)
Les sous-titres
Types de frottement de glissement
S'il n'y a pas de couche liquide ou gazeuse (lubrifiant) entre les corps, alors un tel frottement est appelé sec. Sinon, le frottement est dit « fluide ». Une caractéristique du frottement sec est la présence de frottement statique.
Selon la physique de l'interaction, le frottement de glissement est généralement divisé en :
- Secs, lors de l'interaction, les solides ne sont séparés par aucune couche/lubrifiant supplémentaire - un cas très rare dans la pratique. Une caractéristique du frottement sec est la présence d’une force de frottement statique importante.
- Sécher avec un lubrifiant sec (poudre de graphite)
- Le liquide, lors de l'interaction de corps séparés par une couche de liquide ou de gaz (lubrifiant) d'épaisseur variable, se produit généralement lors du frottement de roulement, lorsque des corps solides sont immergés dans un liquide ;
- Mixte, lorsque la zone de contact contient des zones de frottement sec et liquide ;
- La frontière, lorsque la zone de contact peut contenir des couches et des zones de nature différente (films d'oxyde, liquide, etc.) est le cas le plus courant de frottement par glissement.
La friction peut également être classée selon sa surface. Les forces de friction qui surviennent lors du mouvement relatif de différents corps sont appelées forces externe friction. Des forces de friction apparaissent également lors du mouvement relatif de parties d'un même corps. La friction entre les couches d’un même corps est appelée interne friction.
La mesure
En raison de la complexité des processus physico-chimiques se produisant dans la zone d'interaction frictionnelle, les processus de friction ne peuvent fondamentalement pas être décrits à l'aide des méthodes de la mécanique classique. Il n’existe donc pas de formule exacte pour le coefficient de frottement. Son évaluation se fait sur la base de données empiriques : puisque, selon la première loi de Newton, un corps se déplace de manière uniforme et rectiligne lorsqu'une force extérieure équilibre la force de frottement apparaissant lors du mouvement, alors pour mesurer la force de frottement agissant sur le corps, il suffit mesurer la force qui doit être appliquée au corps pour qu'il se déplace sans accélération.