Триене при търкаляне: определение, коефициент, формула (с примери)

Триенето е част от ежедневието. Докато сте в идеализирани физически проблеми, често игнорирате неща като въздушното съпротивление и силата на триене, ако искате точно изчислявайте движението на обектите по повърхността, трябва да отчетете взаимодействията в точката на контакт между обекта и повърхност.

Това обикновено означава или работа с триене при плъзгане, статично триене или триене при търкаляне, в зависимост от конкретната ситуация. Въпреки че подвижният обект като топка или колело очевидно изпитва по-малко сила на триене, отколкото обектът, който трябва плъзгане, пак ще трябва да се научите да изчислявате съпротивлението при търкаляне, за да опишете движението на обекти като автомобилни гуми асфалт.

Триенето при търкаляне е вид кинетично триене, известно още катосъпротивление при търкаляне, който се отнася за движението при търкаляне (за разлика от движението при плъзгане - другият вид кинетично триене) и се противопоставя на движението при търкаляне по същество по същия начин като другите форми на сила на триене.

Най-общо казано, търкалянето не включва толкова голямо съпротивление, колкото плъзгането, така чекоефициент на триене при търкалянена повърхността обикновено е по-малък от коефициента на триене при плъзгащи се или статични ситуации на същата повърхност.

Процесът на валцуване (или чисто валцуване, т.е. без приплъзване) е съвсем различен от плъзгането, тъй като търкалянето включва допълнително триене, тъй като всяка нова точка на обекта влиза в контакт с повърхност. В резултат на това във всеки един момент има нова точка на контакт и ситуацията е мигновено подобна на статичното триене.

Има много други фактори извън грапавостта на повърхността, които също влияят на триенето при търкаляне; например количеството на обекта и повърхността за деформиране на подвижното движение, когато са в контакт, влияе върху силата на силата. Например автомобилните или камионните гуми изпитват по-голямо съпротивление при търкаляне, когато са напомпани с по-ниско налягане. Освен преките сили, бутащи върху гумата, част от загубите на енергия се дължат на топлина, т.нарзагуби от хистерезис​.

Уравнението за триене при търкаляне по същество е същото като уравненията за триене при плъзгане и статично триене, с изключение на коефициента на триене при търкаляне на мястото на сходния коефициент за други видове триене.

ИзползвайкиF​_{k, r} за силата на триене при търкаляне (т.е. кинетично, търкаляне),F​_н за нормалната сила иμ​_{k, r} за коефициента на триене при търкаляне уравнението е:

Тъй като триенето при търкаляне е сила, единицатаF​_{k, r} е нютон. Когато решавате проблеми, свързани с търкалящо се тяло, ще трябва да потърсите специфичния коефициент на триене при търкаляне за вашите конкретни материали. Инженерната кутия с инструменти обикновено е фантастична ресурс за този тип неща (вж. Ресурси).

Както винаги, нормалната сила (F​_н) има същата величина на теглото (т.е.mg, къдетоме масата иж= 9,81 m / s²) на обекта върху хоризонтална повърхност (ако приемем, че други сили не действат в тази посока) и той е перпендикулярен на повърхността в точката на контакт.Ако повърхността е наклоненапод ъгълθ, величината на нормалната сила се дава отmgзащото (θ​).

Изчисляването на триенето при търкаляне е доста ясен процес в повечето случаи. Представете си кола с масам= 1500 кг, шофиране по асфалт и сμ​_{k, r} = 0.02. Какво е съпротивлението при търкаляне в този случай?

Използвайки формулата, заедноF​_н = ​mg(на хоризонтална повърхност):

Виждате, че силата, дължаща се на триенето при търкаляне, изглежда значителна в този случай, но предвид масата на автомобила и използвайки втория закон на Нютон, това възлиза само на забавяне от 0,196 m / s². Аз

Ако същата тази кола се движи по път с наклон нагоре 10 градуса, ще трябва да използватеF​_н = ​mgзащото (θ) и резултатът ще се промени:

Тъй като нормалната сила е намалена поради наклона, силата на триене намалява със същия фактор.

Можете също така да изчислите коефициента на триене при търкаляне, ако знаете силата на триене при търкаляне и размера на нормалната сила, като използвате следната пренаредена формула:

Представяйки си как една велосипедна гума се търкаля по хоризонтална бетонна повърхност сF​_н = 762 N иF​_{k, r} = 1,52 N, коефициентът на триене при търкаляне е: