Поняття про тертя
Основні поняття і аксіоми динаміки. Поняття про тертя
Мати уявлення про масу тіла і прискоренні вільного па-дення, про зв'язок між силовими і кінематичними параметрами руху, про двох основних завданнях динаміки.
Знати аксіоми динаміки і математичний вираз основного закону динаміки.
Знати залежності для визначення сили тертя.
Динаміка - розділ теоретичної механіки, в якому уста-новлюється зв'язок між рухом тіл і діючими на них силами.
В динаміці вирішують два типи завдань:
-визначають параметри руху по заданих силам;
-визначають сили, що діють на тіло, по заданих кине-тичних параметрам руху.
При поступальному русі всі точки тіла рухаються одина-ково, тому тіло можна прийняти за матеріальну точку.
Якщо розміри тіла малі в порівнянні з траєкторією, його теж можна розглядати як матеріальну точку, при цьому точкасовпадает з центром ваги тіла.
При обертальному русі тіла точки можуть рухатися не-однаково, в цьому випадку деякі положення динаміки можна застосовувати тільки до окремих точках, а матеріальний об'єкт рас-розглядати як сукупність матеріальних точок.
Тому динаміку ділять на динаміку точки і динаміку матеріальної системи.
Закони динаміки узагальнюють результати численних опи-тов і спостережень. Закони динаміки, які прийнято розглядає-вати як аксіоми, були сформульовані Ньютоном, але перший і. четвертий закони були відомі Галілею. Механіку, засновану на цих законах, називають класичною механікою.
Перша аксіома (принцип інерції)
Будь-яка ізольована матеріальна точка знаходиться в стані спокою або рівномірного і прямолінійного руху, прикладені сили не виведуть її з цього стану.
Цей стан називають станом інерції. Вивести з цього стану, тобто повідомити їй деяке прискорення, зовнішня сила.
Будь-яке тіло (точка) має інертністю. Мірою інертності є маса тіла.
Масою називають кількість речовини в обсязі тіла, в класичній механіці її вважають величиною постійною. Одиниця виміру маси - кілограм (кг).
Друга аксіома (другий закон Ньютона - основний закон динаміки)
Залежність між силою, що діє на матеріальну точку, і повідомляються нею прискоренням наступна:
Прискорення, повідомлене матеріальної точки силою, nponoрціонально величиною сили і збігається з напрямком сили.
Основний закон динаміки в диференціальної формі:
На все тепа на Землі діє сила тяжіння, вона тілу прискорення вільного падіння, спрямоване до центру Землі:
де g = 9,81 м / с 2. прискорення вільного падіння.
Третя аксіома (третій закон Ньютона) Сили взаємодії двох тіл рівні за величиною і спрямовані по одній прямій в різні боки (рис. 13.1):
При взаємодії прискорення обернено пропорційні мас-сам.
Четвертаяаксіома (закон незалежності дії сип) Кожна сила системи сил діє так, як вона діяла тільки.
Прискорення, що повідомляється точці системою сил, так само геометричний-ської сумі прискорень, викладених точці кожної силою в окремо-сти.
Поняття про тертя. види тертя
Тертя - опір, що виникає при русі одного шорсткого тіла по поверхні іншого. Пріскольженіі тел віз-ника тертя ковзання, при коченні - тертя кочення. Природа опорів руху в різних випадках різна.
Причина - механічне зачеплення виступів. Сила опору-тичних руху при ковзанні називається силою тертя скільки-вання.
Закони тертя ковзання:
1. Сила тертя ковзання прямо пропорційна силі нор-мального тиску:
де R - сила нормального тиску, спрямована перпендикулярно опорної поверхні;
f- коефіцієнт тертя ковзання.
У разі руху тіла по похилій площині
де а - кут нахилу площини до горизонту.
Сила тертя завжди спрямована в бік, протилежний право-тичних руху.
2. Сила тертя змінюється від нуля до деякого максимального значення, званого силою тертя спокою (статичний тертя):
Ff0 - статична сила тертя (сила тертя спокою).
3. Сила тертя при русі менше сили тертя спокою. Сила тертя при русі називається динамічною силою тертя (Ff):
Оскільки сила нормального тиску, що залежить від ваги і на-правління опорної поверхні, не змінюється, то розрізняють стати-ний і динамічний коефіцієнти тертя:
Коефіцієнт тертя ковзання залежить від наступних фак-торів:
- від матеріалу: матеріали діляться на фрикційні (з біль-шим коефіцієнтом тертя) і антифрикційні (з малим коефіцієнтом тертя), наприклад f = 0,14-0,15 (при ковзанні стали по сталі всуху), f = 0, 2-0,3 (при ковзанні стали по текстоліту);
-від наявності мастила, наприклад f = 0,04-0,05 (при ковзанні стали по сталі з мастилом);
-від швидкості взаємного переміщення.
Опір при коченні пов'язано з взаємної деформацією ґрунту і колеса і значно менше тертя ковзання.
Зазвичай вважають грунт м'якше колеса, тоді в основному дефор-мируется грунт, і в кожен момент колесо має перекочуватися через виступ грунту. Для рівномірного кочення колеса необхідно прикладати силу FJlB.
де k- максимальне значення пле-ча (половина колії) приймається за коефіцієнт тертя кочення, розмір-ність - сантиметри.
Орієнтовні значення k (визна-ються експериментально): сталь по сталі - k = 0,005 см; різі-нова шина по шосе - k = 0,24 см.