Трение

У этого термина существуют и другие значения, см. Радиационное трение.

Тре́ние в процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. По-другому называется фрикционным взаимодействием (англ. friction). Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией.

Трение главным образом имеет электронную природу при условии, что вещество находится в нормальном состоянии. В сверхпроводящем состоянии вдалеке от критической температуры основным «источником» трения являются фононы, а коэффициент трения может уменьшиться в несколько раз^{[ссылка 1]}.

Содержание

1 Сила трения
- 1.1 Виды
2 Закон Амонтона в Кулона
- 2.1 Закон Амонтона в Кулона с учетом адгезии
3 Прикладное значение
- 3.1 Трение в механизмах и машинах
- 3.2 Сцепление с поверхностью
4 Журналы
5 Литература
6 Ссылки

[править] Сила трения

[править] Виды

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

Трение скольжения в сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.
Трение качения в момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.
Трение покоя в сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

В физике взаимодействия трение принято разделять на:

сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками (в том числе и твердыми смазочными материалами) в очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения в наличие значительной силы трения покоя;
граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и так далее) в наиболее распространённый случай при трении скольжения.
смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
жидкостное (вязкое), при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела (порошком графита), жидкости или газа (смазки) различной толщины в как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды;
эластогидродинамическое, когда решающее значение имеет внутреннее трение в смазывающем материале. Возникает при увеличении относительных скоростей перемещения.

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики.

[править] Закон Амонтона в Кулона

Основная статья: Закон Кулона (механика)

Не путать с законом Кулона!

Основной характеристикой трения является коэффициент трения $\mu$ , который определяется материалами, из которых изготовлены поверхности взаимодействующих тел.

В простейших случаях сила трения $F$ и нормальная нагрузка (или сила нормальной реакции) $N_{normal}$ связаны неравенством

$| F | \leqslant \mu {N_{normal}},$

обращающимся в равенство только при наличии относительного движения. Это соотношение называется законом Амонтона в Кулона.

[править] Закон Амонтона в Кулона с учетом адгезии

Для большинства пар материалов значение коэффициента трения $\mu$ не превышает 1 и находится в диапазоне 0,1 в 0,5. Если коэффициент трения превышает 1 $(\mu > 1)$ , это означает, что между контактирующими телами имеется сила адгезии $N_{adhesion}$ и формула расчета коэффициента трения меняется на

$\mu = \frac{F}{N_{normal}+N_{adhesion}}$ .

[править] Прикладное значение

[править] Трение в механизмах и машинах

В большинстве традиционных механизмов (ДВС, автомобили, зубчатые шестерни и пр.) трение играет отрицательную роль, уменьшая КПД механизма. Для уменьшения силы трения используются различные натуральные и синтетические масла и смазки. В современных механизмах для этой цели используется также напыление покрытий (тонких плёнок) на детали. С миниатюризацией механизмов и созданием микроэлектромеханических систем (МЭМС) и наноэлектромеханических систем (НЭМС) величина трения по сравнению с действующими в механизме силами увеличивается и становится весьма значительной $(\mu \geqslant 1)$ , и при этом не может быть уменьшена с помощью обычных смазок, что вызывает значительный теоретический и практический интерес инженеров и учёных к данной области. Для решения проблемы трения создаются новые методы его снижения в рамках трибологии и науки о поверхности (англ.).

[править] Сцепление с поверхностью

Наличие трения обеспечивает возможность перемещаться по поверхности. Так, при ходьбе именно за счёт трения происходит сцепление подошвы с полом, в результате чего происходит отталкивание от пола и движение вперёд. Точно так же обеспечивается сцепление колёс автомобиля с поверхностью дороги. В частности, для увеличения величины этого сцепления разрабатываются специальные типы резины для покрышек, а на гоночные болиды устанавливаются антикрылья, сильнее прижимающие машину к трассе.

[править] Журналы

Трение, Износ, Смазка, журнал о трении.
Трение и Износ, журнал о трении издаётся Национальной Академией Наук Беларуси с 1980 г.
Journal of Tribology, международный журнал о трении.
Wear, международный журнал о трении и износе.
Таблицы коэффициентов трения, численные значения коэффициентов трения.

[править] Литература

Дерягин Б. В. Что такое трение? М.: Изд. АН СССР, 1963.
Крагельский И. В., Щедров В. С. Развитие науки о трении. Сухое трение. М.: Изд. АН СССР, 1956.
Фролов, К. В. (ред.) Современная трибология: Итоги и перспективы. ЛКИ, 2008.
Bowden F. P., Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids. Oxford University Press, 2001.
Persson Bo N. J.: Sliding Friction. Physical Principles and Applications. Springer, 2002.
Popov V. L. Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation, Springer, 2009.
Rabinowicz E. Friction and Wear of Materials. Wiley-Interscience, 1995.

[править] Ссылки

в‘ Ерин Ю. Сверхпроводимость уменьшает силу трения. Элементы.ру (15.02.2011). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.

[Yerin-0] в‘ Ерин Ю. Сверхпроводимость уменьшает силу трения. Элементы.ру (15.02.2011). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.

[ссылка 1]

Трение

Содержание

[править] Сила трения

[править] Виды

[править] Закон Амонтона в Кулона

[править] Закон Амонтона в Кулона с учетом адгезии

[править] Прикладное значение

[править] Трение в механизмах и машинах

[править] Сцепление с поверхностью

[править] Журналы

[править] Литература

[править] Ссылки

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках