Hõõrdumine on osa igapäevaelust. Kui idealiseeritud füüsikaprobleemides ignoreerite sageli selliseid asju nagu õhutakistus ja hõõrdejõud, kui soovite seda täpselt teha arvutamaks objektide liikumist üle pinna, peate arvestama interaktsioonidega objekti ja objekti kokkupuutepunktis pind.
Tavaliselt tähendab see sõltuvalt konkreetsest olukorrast kas töötamist libiseva, staatilise või veereva hõõrdumisega. Kuigi veerev objekt nagu pall või ratas kogeb selgelt vähem hõõrdejõudu kui ese, mida peate libisemiseks peate ikkagi õppima veeretakistuse arvutamist, et kirjeldada objektide liikumist, näiteks autorehvid asfalt.
Rulliva hõõrdumise määratlus
Veerev hõõrdumine on kineetilise hõõrdumise tüüp, tuntud ka kuiveeretakistus, mis kehtib veereva liikumise kohta (vastupidiselt libisevale liikumisele - teist tüüpi kineetilisele hõõrdumisele) ja vastandub veerevale liikumisele põhimõtteliselt samamoodi nagu muud hõõrdejõu vormid.
Üldiselt ei hõlma rullimine nii suurt vastupanu kui libisemine, nii etveeremishõõrdetegur
Rullimise protsess (või puhas valtsimine, st ilma libisemiseta) erineb libisemisest, sest rullimine sisaldab täiendavat hõõrdumist, kuna objekti iga uus punkt puutub kokku pind. Selle tulemusena on igal ajahetkel uus kokkupuutepunkt ja olukord sarnaneb hetkega staatilise hõõrdumisega.
Pinna kareduse kõrval on palju muid tegureid, mis mõjutavad ka veerevat hõõrdumist; näiteks mõjutavad jõu tugevust see, kui palju objekt ja pind veereva liikumise jaoks deformeeruvad, kui need kokku puutuvad. Näiteks on sõiduauto- või veoautorehvidel madalamale rõhule surumisel suurem veeretakistus. Lisaks otsestele rehvile suruvatele jõududele on osa energiakadu tingitud ka kuumusest, nnhüstereesi kaod.
Rulliva hõõrdumise võrrand
Veerev hõõrdumise võrrand on põhimõtteliselt sama mis libiseva hõõrdumise ja staatilise võrrandiga hõõrdumine, välja arvatud veeremishõõrdetegur sarnase koefitsiendi asemel muud tüüpi veeremi puhul hõõrdumine.
KasutamineFk, r veereva hõõrdejõu (st kineetilise, veereva) jõu jaoks,Fn normaaljõu jaoks jaμk, r veeremishõõrdeteguri korral on võrrand järgmine:
F_ {k, r} = μ_ {k, r} F_n
Kuna veerev hõõrdumine on jõud, onFk, r on njuutonid. Kui lahendate veereva kerega seotud probleeme, peate otsima konkreetsete materjalide veeremishõõrdeteguri. Inseneritööriistakast on üldiselt fantastiline ressurss seda tüüpi asjade jaoks (vt Ressursid).
Nagu alati, on normaalne jõud (Fn) kaal on sama suur (st.mg, kusmon mass jag= 9,81 m / s2) objekti horisontaalsel pinnal (eeldades, et selles suunas ei mõju teised jõud) ja see on kokkupuutepunktis pinnaga risti.Kui pind on kaldusnurga allθ, normaaljõu suuruse annabmgcos (θ).
Kineetilise hõõrdumisega arvutused
Veerevhõõrde arvutamine on enamikul juhtudel üsna lihtne protsess. Kujutage ette autot, mille mass onm= 1500 kg, sõites asfaldil ja koosμk, r = 0.02. Kui suur on antud juhul veeretakistus?
Kasutades valemit kõrvutiFn = mg(horisontaalsel pinnal):
\ alusta {joondatud} F_ {k, r} & = μ_ {k, r} F_n \\ & = μ_ {k, r} mg \\ & = 0,02 × 1500 \; \ tekst {kg} × 9,81 \; \ tekst {m / s} ^ 2 \\ & = 294 \; \ tekst {N} \ lõpp {joondatud}
Näete, et veeremishõõrdumisest tingitud jõud näib antud juhul märkimisväärne, kuid arvestades auto massi ja Newtoni teist seadust kasutades on see aeglustus ainult 0,196 m / s2. Mina
Kui sama auto sõitis ülespoole kaldu 10 kraadi, peate kasutamaFn = mgcos (θ) ja tulemus muutuks:
\ algama {joondatud} F_ {k, r} & = μ_ {k, r} F_n \\ & = μ_ {k, r} mg \ cos (\ teeta) \\ & = 0,02 × 1500 \; \ tekst {kg } × 9,81 \; \ text {m / s} ^ 2 × \ cos (10 °) \\ & = 289.5 \; \ text {N} \ end {joondatud}
Kuna normaaljõud väheneb kalde tõttu, väheneb hõõrdejõud sama teguri võrra.
Kui teate veerevhõõrdejõudu ja normaaljõu suurust, võite arvutada ka veeremishõõrdeteguri järgmise ümberkorraldatud valemi abil:
μ_ {k, r} = \ frac {F_ {k, r}} {F_n}
Kujutades ette jalgratta rehvi, mis veereb horisontaalsel betoonpinnalFn = 762 N jaFk, r = 1,52 N, veeremishõõrdetegur on:
\ alusta {joondatud} μ_ {k, r} & = \ frac {F_ {k, r}} {F_n} \\ & = \ frac {1.52 \; \ text {N}} {762 \; \ text {N }} \\ & = 0,002 \ lõpp {joondatud}