|
|
|
|
|
Глава 1. Механические явления
Сила трения4. Продолжим опыт и постараемся выяснить, от чего сила трения. Будем постепенно нагружать брусок, ставя на него добавочные грузы, например гирьки. Мы убедимся, что сила трения при этом тоже будет увеличиваться. Чем больше сила, прижимающая брусок к поверхности стола, тем больше возникающая при этом сила трения скольжения. Силу, действующую перпендикулярно поверхности соприкосновения тел, называют силой нормального давления. Её обозначают буквой N. В тех случаях, когда тело движется по горизонтальной поверхности, как брусок в нашем опыте, сила нормального давления равна весу бруска (Рбр). Если брусок нагружен, то сила нормального давления равна сумме веса бруска и погруженных на него гирь (Рг): N = Pбр + Pг Таким образом, из опыта следует, что сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления: Fтр ~ N Формула для нахождения силы трения скольжения имеет вид: Fтр = μN, где μ — коэффициент пропорциональности, который называют коэффициентом трения скольжения. 5. Сила трения скольжения зависит не только от качества обработки соприкасающихся поверхностей, но и от материала, из которого они изготовлены. Один и тот же брусок, равномерно скользящий сначала по стеклянной поверхности, а затем по деревянной доске, испытывает различное трение. Как показывают опыты, возникающая в первом случае сила трения (Fтр1) будет меньше, чем во втором (Fтр2)» т. е. Fтр1 < Fтр2. Поскольку Fтр1 = μ1N, a Fтр2 = μ2N, можно сделать вывод, что в этих случаях коэффициенты трения скольжения разные: μ1 < μ2. Следовательно, коэффициент трения скольжения зависит от веществ, из которых изготовлены соприкасающиеся тела, и состояния их поверхностей. Некоторые значения коэффициента трения скольжения приведены в таблице 13. 6
6. Трение играет очень важную роль и в природе, и в технике. Оно может быть как полезным, так и вредным. Без трения никто и ничто не могло бы двигаться по земле — ни люди, ни животные, ни машины. Вспомните, где легче идти: по льду или по шероховатому асфальту? Поэтому и посыпают в гололёд дороги и тротуары песком. Действительно, если бы не существовало силы трения покоя, ноги пешехода скользили бы назад, колёса автомобиля или тепловоза прокручивались бы вхолостую и вообще весь транспорт забуксовал бы и не смог сдвинуться с места. Чтобы увеличить силу трения, поверхность колёс у автомобилей делают ребристой, а в некоторых случаях, когда дорога бывает особенно скользкой, на колёса надевают специальные цепи. Трение может приносить и большой вред. Например, во всех механизмах из-за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части. Для уменьшения трения между соприкасающимися поверхностями вводят смазку или используют различные подшипники. При введении смазки, в большинстве случаев жидкой, трущиеся поверхности разъединяются. Трение в этом случае возникает между слоями жидкости, а оно существенно меньше, чем между твёрдыми поверхностями. Подшипники используют в машинах и станках, имеющих вращающиеся детали. 7. Рассмотрим более подробно устройство и принцип действия различных подшипников, без которых невозможно представить современный транспорт и промышленность. Подшипники разделяют на две основные группы: подшипники скольжения и подшипники качения. Подшипник скольжения состоит из корпуса (чаще всего разъёмного) и вкладышей (рис. 79). При сборке вал машины располагается между верхним и нижним вкладышами и подшипник закрепляется. Чтобы уменьшить силу трения между вращающимся валом и вкладышами, последние делают из очень прочного металла, обязательно отличного от металла самого вала. В процессе изготовления и вкладыши, и части соприкасающегося с ним вала тщательно шлифуют. Кроме того, во внутренней части вкладышей делаются специальные бороздки, по которым растекается смазка.
Значительно надёжнее и удобнее в эксплуатации подшипники качения. В таких подшипниках вращающийся вал не скользит по неподвижному вкладышу, а катится по нему на стальных шариках или роликах. Как вы уже знаете, сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения при неизменной нагрузке. В этом и заключается основное преимущество подшипников качения.
|
|
|