1.2.5. Классификация сил. Гравитационные силы. Силы в природе установки на основе подшипников

Трение в природе и технике. Подшипники

Знания нельзя купить, здесь их дают бесплатно!

Трение в природе: смотри здесь.

В истории трение качения “победило” трение скольжения, человечество изобрело колесный транспорт. Но замена санок колесами еще не была полной победой над трением – ведь колесо насажено на ось.

Во всех машинах есть одна общая черта: в любой из них что-нибудь обязательно вращается. И везде есть неразлучная пара – ось и её подпорка – подшипник.

В 19 веке на улицах можно было встретить забавный транспорт! Человек, ехавший на таком велосипеде - самокате, двигался, отталкиваясь ногами!

Крутить педали было тяжело: трение скольжения во втулках колёс и педалей было большим. Но в 1896 году вместо подшипника скольжения, использовавшегося первоначально, был предложен подшипник качения, или шариковый подшипник. Это изобретение совершило настоящий переворот в технике!

Как устроен шариковый подшипник?

Подшипник состоит из двух колец. Одно из них – внутреннее – плотно насажено на ось и вращается вместе с ней. Другое – наружное кольцо – неподвижно зажато между основанием и крышкой подшипника.

Эти кольца - обоймы имеют на обращенных друг к другу поверхностях выточенные канавки.Между обойм находятся стальные шарики. При кручении подшипника шарики катятся по канавкам в обоймах.

Чем лучше отполированы поверхности дорожек и шариков, тем меньше трение. Чтобы шарики не сбегались в одну кучу, их разделяет сепаратор. Сепараторы обычно делаются пластиковые, стальные или бронзовые.

При вращении в таком подшипнике появляется трение качения. Потери на трение в шариковом подшипнике раз в 20–30 меньше, чем в подшипнике скольжения! Подшипники качения делают не только с шариками, но и с роликами разной формы. Без подшипников качения современная промышленность и транспорт были бы невозможны.

Но мало было придумать шарики!

В одних машинах вращаются оси, а подшипники закреплены, в других – закреплены оси, а вращаются подшипники. Пока машин было мало и они двигались медленно, трение, присутствовавшее в подшипнике, не вызывало беспокойства. Кроме трения, возникавшего в процессе движения, в момент трогания (начала движения) большой вред оказывало трение покоя.

Поэтому возникла необходимость в применении смазки. Первоначально трение «умасливали», смазывая оси дёгтем, тавотом или салом. «Сухое» трение замещалось «жидким» трением, которое значительно меньше «сухого». А об отсутствии трения покоя при наличии жидкости вы уже знаете ...

Когда число машин возросло, инженеры забеспокоились. Трение в подшипниках стало обходиться дорого! Его нужно было уменьшить до предела. Для этого надо было подобрать подходящую смазку и найти пару материалов с наименьшим трением.

Раньше считалось, что для осей лучше всего подходит сталь, благодаря своей твёрдости и упругости. А для подшипников долгое время брали бронзу. Она была прочна, хотя вращение сопровождалось значительным трением. Позднее догадались делать подшипники из разных материалов. Существует много различных подшипниковых сплавов, например, баббиты. Работа транспорта целиком зависит от качества подшипниковых сплавов и смазки.

Из истории подшипника

По сведениям выдающеrося римскоrо архитектора и инженера Витрувия (1 век до н, э.) подшипники качения на деревянных роликах успешно применялись в осадных машинах армии Александра Македонскоrо величайшеrо из полководцев древности.

Уже в наше время на дне осушенноrо озера в окрестностях Рима были найдены шариковые и роликовые пяты, используемые, как оказалось, на древнеримских судах почти две тысячи лет назад. Любопытно, что шарики в этих уникальных находках были выполнены из бронзы, а конические деревянные ролики выточены, по-видимому, на токарном станке.

___

По друrим данным роликовые подшипники, применяемые в ступицах тележных колес, были известны и древним кельтам, жившим на территории современной Анrлии.

Интересно !

В технике в качестве материала для подшипников применяется даже дерево. Оказалось, что иногда выгодно делать подшипники из особых сортов дерева и даже из ...материи! Ткань пропитывают лаком и спрессовывают в прочные куски. Получается так называемый текстолит. Даже в тяжёлых прокатных станах возможно применение таких подшипников.

Самые - самые ...

Используемые сегодня подшипники сильно различаются по размерам. Например, этот подшипник весит больше тонны, а каждый из его 108 роликов – по два килограмма!

Есть сведения о современных сверхминиатюрных часовых подшипниках. Такой подшипник содержит вceгo пять шариков диаметром 0,67 мм. Тысяча таких шариков весит вceгo один rpaмм. Они так лeгки, что удерживаются на поверхности воды, а десять тысяч (!) их может yместиться в обыкновенном наперстке.

Скорее всего существуют и более уникальные экземпляры?

Источник: Силин "Трение и мы"

Устали? - Отдыхаем!

Вверх

class-fizika.ru

Силы в Природе

Несмотря на разнообразие сил, имеется всего четыре типа взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое.

Гравитационные силы заметно проявляются в космических масштабах. Одним из проявлений гравитационных сил является свободное падение тел. Земля сообщает всем телам одно и то же ускорение, которое называют ускорением свободного падения g. Оно незначительно меняется в зависимости от географической широты. На широте Москвы оно равно 9,8 м/с2.

Электромагнитные силы действуют между частицами, имеющими электрические заряды. Сильные и слабые взаимодействия проявляются внутри атомных ядер и в ядерных превращениях.

Гравитационное взаимодействие существует между всеми телами, обладающими массами. Закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном, гласит:

Сила взаимного притяжения двух тел, которые могут быть принятыми за материальные точки, прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

Коэффициент пропорциональности у называют гравитационной постоянной. Она равна 6,67 • 10-11 Н•м2/кг2.

Если на тело действует лишь гравитационная сила со стороны Земли, то она равна mg. Это и есть сила тяжести G (без учета вращения Земли). Сила тяжести действует на все тела, находящиеся на Земле, вне зависимости от их движения.

При движении тела с ускорением свободного падения (или даже с меньшим ускорением, направленным вниз) наблюдается явление полной или частичной невесомости.

Полная невесомость - отсутствие давления на подставку или на подвес. Вес - сила давления тела на горизонтальную опору или сила растяжения нити со стороны подвешенного к ней тела, которая возникает в связи с гравитационным притяжением данного тела к Земле.

Силы притяжения между телами неуничтожимы, тогда как вес тела может исчезнуть. Так, в спутнике, который двигается с первой космической скоростью вокруг Земли, вес отсутствует так же, как в лифте, падающем с ускорением g.

Примером электромагнитных сил являются силы трения и упругости. Различают силы трения скольжения и силы трения качения. Сила трения скольжения намного больше силы трения качения.

Сила трения зависит в некотором интервале от приложенной силы, которая стремится сдвинуть одно тело относительно другого. Прикладывая различную по величине силу, увидим, что небольшие силы не могут сдвинуть тело. При этом возникает компенсирующая сила трения покоя.

При отсутствии сил, сдвигающих тело, сила трения покоя равна нулю. Наибольшее значение сила трения покоя приобретает в момент, когда одно тело начинает двигаться относительно другого. В этом случае сила трения покоя становится равной силе трения скольжения:

где n - коэффициент трения, N - сила нормального (перпендикулярного) давления. Коэффициент трения зависит от вещества трущихся поверхностей и их шероховатости.

sfiz.ru

Сила тяжести, трения, реакции опоры, упругости, Архимеда, сопротивления, вес. Направление, точка приложения, природа возникновения

Тестирование онлайн

Что надо знать о силе

Сила - векторная величина. Необходимо знать точку приложения и направление каждой силы. Важно уметь определить какие именно силы действуют на тело и в каком направлении. Сила обозначается как

, измеряется в Ньютонах. Для того, чтобы различать силы, их обозначают следующим образом

Ниже представлены основные силы, действующие в природе. Придумывать не существующие силы при решении задач нельзя!

Сил в природе много. Здесь рассмотрены силы, которые рассматриваются в школьном курсе физики при изучении динамики. А также упомянуты другие силы, которые будут рассмотрены в других разделах.

Сила тяжести

На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли. Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле

Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз.

Сила трения

Познакомимся с силой трения. Эта сила возникает при движении тел и соприкосновении двух поверхностей. Возникает сила в результате того, что поверхности, если рассмотреть под микроскопом, не являются гладкими, как кажутся. Определяется сила трения по формуле:

Сила приложена в точке соприкосновения двух поверхностей. Направлена в сторону противоположную движению.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила реакции опоры

Представим очень тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол. То есть вверх. Эта сила называется реакцией опоры. Название силы "говорит" реагирует опора. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору. Природа ее возникновения на молекулярном уровне. Предмет как бы деформировал привычное положение и связи молекул (внутри стола), они, в свою очередь, стремятся вернуться в свое первоначальное состояние, "сопротивляются".

Абсолютно любое тело, даже очень легкое (например,карандаш, лежащий на столе), на микроуровне деформирует опору. Поэтому возникает реакция опоры.

Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой , но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как

Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. Направлена перпендикулярно опоре.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила упругости

Это сила возникает в результате деформации (изменения первоначального состояния вещества). Например, когда растягиваем пружину, мы увеличиваем расстояние между молекулами материала пружины. Когда сжимаем пружину - уменьшаем. Когда перекручиваем или сдвигаем. Во всех этих примерах возникает сила, которая препятствует деформации - сила упругости.

Закон Гука

Сила упругости направлена противоположно деформации.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

При последовательном соединении, например, пружин жесткость рассчитывается по формуле

При параллельном соединении жесткость

Жесткость образца. Модуль Юнга.

Модуль Юнга характеризует упругие свойства вещества. Это постоянная величина, зависящая только от материала, его физического состояния. Характеризует способность материала сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Значение модуля Юнга табличное.

Подробнее о свойствах твердых тел здесь.

Вес тела

Вес тела - это сила, с которой предмет воздействует на опору. Вы скажете, так это же сила тяжести! Путаница происходит в следующем: действительно часто вес тела равен силе тяжести, но это силы совершенно разные. Сила тяжести - сила, которая возникает в результате взаимодействия с Землей. Вес - результат взаимодействия с опорой. Сила тяжести приложена в центре тяжести предмета, вес же - сила, которая приложена на опору (не на предмет)!

Формулы определения веса нет. Обозначается эта силы буквой .

Сила реакции опоры или сила упругости возникает в ответ на воздействие предмета на подвес или опору, поэтому вес тела всегда численно одинаков силе упругости, но имеет противоположное направление.

Сила реакции опоры и вес - силы одной природы, согласно 3 закону Ньютона они равны и противоположно направлены. Вес - это сила, которая действует на опору, а не на тело. Сила тяжести действует на тело.

Вес тела может быть не равен силе тяжести. Может быть как больше, так и меньше, а может быть и такое, что вес равен нулю. Это состояние называется невесомостью. Невесомость - состояние, когда предмет не взаимодействует с опорой, например, состояние полета: сила тяжести есть, а вес равен нулю!

Определить направление ускорения возможно, если определить, куда направлена равнодействующая сила

Обратите внимание, вес - сила, измеряется в Ньютонах. Как верно ответить на вопрос: "Сколько ты весишь"? Мы отвечаем 50 кг, называя не вес, а свою массу! В этом примере, наш вес равен силе тяжести, то есть примерно 500Н!

Перегрузка - отношение веса к силе тяжести

Сила Архимеда

Сила возникает в результате взаимодействия тела с жидкость (газом), при его погружении в жидкость (или газ). Эта сила выталкивает тело из воды (газа). Поэтому направлена вертикально вверх (выталкивает). Определяется по формуле:

В воздухе силой Архимеда пренебрегаем.

Если сила Архимеда равна силе тяжести, тело плавает. Если сила Архимеда больше, то оно поднимается на поверхность жидкости, если меньше - тонет.

Электрические силы

Существуют силы электрического происхождения. Возникают при наличии электрического заряда. Эти силы, такие как сила Кулона, сила Ампера, сила Лоренца, подробно рассмотрены в разделе Электричество.

Схематичное обозначение действующих на тело сил

Часто тело моделируют материальной точкой. Поэтому на схемах различные точки приложения переносят в одну точку - в центр, а тело изображают схематично кругом или прямоугольником.

Для того, чтобы верно обозначить силы, необходимо перечислить все тела, с которыми исследуемое тело взаимодействует. Определить, что происходит в результате взаимодействия с каждым: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание. Определить вид силы, верно обозначить направление. Внимание! Количество сил будет совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие.

Главное запомнить

1) Силы и их природа;2) Направление сил;3) Уметь обозначить действующие силы

Рассмотрим взаимное притяжение предмета и Земли. Между ними, согласно закону гравитации возникает сила А сейчас сравним закон гравитации и силу тяжести

Величина ускорения свободного падения зависит от массы Земли и ее радиуса! Таким образом, можно высчитать, с каким ускорением будут падать предметы на Луне или на любой другой планете, используя массу и радиус той планеты.

Расстояние от центра Земли до полюсов меньше, чем до экватора. Поэтому и ускорение свободного падения на экваторе немного меньше, чем на полюсах. Вместе с тем, следует отметить, что основной причиной зависимости ускорения свободного падения от широты местности, является факт вращения Земли вокруг своей оси.

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорения свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли.

fizmat.by

1.2.5. Классификация сил. Гравитационные силы.

Упругие силы и силы трения

В современной физике рассматриваются четыре вида фундаментальных взаимодействий.

1) Гравитационное, обусловленное всемирным тяготением.

2) Электромагнитное, обусловленное взаимодействием электрических и магнитных полей.

3) Сильное или ядерное, обеспечивающее взаимосвязь нуклонов в ядре.

4) Слабое, ответственное за взаимодействие элементарных частиц.

Силы трения и упругости по своей природе являются электромагнитными, поскольку их физическая природа связана с молекулярным взаимодействием.

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения

Всякое тело изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем гравитационное поле. Это поле проявляет себя в том, что помещенное в него другое тело оказывается под действием силы, действующей на него со стороны другого тела. Таким образом, все тела в природе взаимодействуют между собой.

Закон взаимодействия тел в природе установлен Ньютоном для тел, принимаемых за материальные точки. Согласно этому закону, сила, с которой две материальные точки притягиваются друг к другу, прямо пропорциональна произведению масс этих точек и и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

, (11)

где - коэффициент пропорциональности, называемый гравитационной постоянной.

На любое тело вблизи поверхности Земли действует сила тяготения , под влиянием которой, согласно 2-му закону Ньютона, тело начинает двигаться с ускорением, получившим название ускорения свободного падения 9,8 м/с2. Действительно, , ,тогда

, (12)

9,8 М/с2.

На тело, находящееся на поверхности Земли, действуют сила сила тяготения и сила реакции земной поверхности ; направление силы определяется не только силой тяготения, но и вращением Земли (рис. 9). Равнодействующая этих двух сил - центростремительная сила - обеспечивает движение тела по окружности при суточном вращении Земли (вокруг оси ОО). Центростремительная сила равна , где – масса тела, - угловая скорость вращения Земли, - радиус Земли, - широта местности.

Сила тяжести , действующая на тело вследствие его притяжения к Земле, равна по модулю силе реакции опоры и равна : .

Сила тяготения и сила тяжести по направлению совпадают только на полюсах и на экваторе, в других же точках на поверхности Земли между ними есть угол, зависящий от широты местности (рис.9). Это связано с тем, что все тела на Земле вместе с ней совершают вращательное движение по окружности, но каждое тело имеет свой радиус вращения .

Рис. 9. Сила тяготения и сила тяжести

Так как угловая скорость вращения Земли очень мала, силойможно пренебречь и.

Упругие силы

Упругие силы возникают в теле, испытывающем воздействие других тел или полей, и связаны с деформацией тела. Если после прекращения действия сил тело принимает первоначальные размеры и форму, деформация называется упругой. Упругие деформации наблюдаются в том случае, когда сила, вызывающая деформацию, не превосходит некоторого, определенного для каждого конкретного тела, значения (предела упругости).

По экспериментальному закону Гука, силы, возникающие при упругой деформации, прямо пропорциональны величине этой деформации и направлены в сторону, противоположную деформации:

, (13)

где – коэффициент жесткости (для пружины просто жесткость), измеряется в ньютонах на метр (Н/м), – деформация, – сила упругости (рис.10).

Рис. 10. Силы упругости

При растяжении или одностороннем сжатии однородные стержни ведут себя подобно пружине. Сила упругости распределена по всему деформированному телу.

studfiles.net

Силы природы

Все многообразие взаимодействий между телами в настоящее время сводится к четырем фундаментальным взаимодействиям: гравитационному, электромагнитному, сильному и слабому. Соответственно, выделяется четыре вида сил природы.

Остановимся на силах электромагнитного и гравитационного происхождения.

К электромагнитным силам относятся силы упругости и силы трения. Появление этих сил объясняется взаимодействием заряженных частиц, входящих в состав атомов и молекул, из которых состоят тела.

При действии на тело силы, тело деформируется – изменяет свою форму и (или) размеры.

Физическая величина, равная разности между конечной и начальной длиной тела, называется абсолютной деформацией: Δx = x – x0.

Сила упругости возникает в пружине, к которой подвешен груз. При увеличении силы, действующей на пружину, увеличивается и ее деформация.

Эксперименты показывают, что на определенном участке сила упругости прямо пропорциональна абсолютной деформации тела: F = –kΔx, где k – коэффициент упругости или коэффициент жесткости.

Знак «–» показывает, что сила упругости, возникающая в теле, имеет направление противоположное его абсолютной деформации.

При скольжении тела по поверхности другого тела, на тело действует сила трения скольжения. Измерения показывают, что сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального (перпендикулярного поверхности соприкосновения тел) давления: F = μ ∙ N.

Коэффициент пропорциональности в уравнении называется коэффициентом трения скольжения.

Сила трения существует не только тогда, когда брусок движется по поверхности стола, но и тогда, когда он неподвижен относительно стола.

Трение, возникающее между неподвижными друг относительно друга поверхностями, называют трением покоя.

Сила трения покоя равна по модулю и направлена противоположно силе, приложенной к телу параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом.

Сила трения покоя препятствует началу движения, удерживает соприкасающиеся тела в относительном покое.

С другой стороны, бывают такие случаи, когда именно сила трения покоя служит причиной начала движения тела. Так, при ходьбе именно сила трения покоя, действующая на подошву, сообщает нам ускорение.

Колеса автомобилей и других движущихся устройств отталкиваются от поверхностей с силой, равной по модулю и противоположно направленной силе трения покоя.

Между любыми телами действуют силы гравитации, проявляющиеся во взаимном притяжении тел друг к другу.

Экспериментально установлено, что любые тела, находящиеся около поверхности Земли, будучи предоставлены сами себе, падают на Землю с ускорением в среднем равным g = 9,8 м/с2. Это ускорение называют ускорением свободного падения.

Ускорение свободного падения не зависит от массы тел. В то же время, согласно второму закону Ньютона, F = ma. Отсюда следует вывод о том, что сила, действующая со стороны Земли на любое тело, прямо пропорциональна его массе: F ~ m.

Тела, участвующие во взаимодействии, равноправны и сила действия равна силе противодействия: Следовательно, если на тело действует Земля и сообщает ему ускорение, то и тело действует на Землю и сообщает ей ускорение. Правда, это ускорение во столько раз меньше ускорения свободного падения, во сколько раз масса Земли больше массы тела.

Исходя из третьего закона Ньютона, следует, что сила взаимодействия должна быть прямо пропорциональна не только массе одного тела, но и массе другого тела, в данном случае Земли. В общем случае сила взаимодействия двух тел прямо пропорциональна произведению масс взаимодействующих тел: F ~ m1m2.

Ускорение свободного падения тел вблизи поверхности Земли равно g = 9,8 м/с2. Если эти тела окажутся от Земли на расстояниях хотя бы соизмеримых с ее радиусом, то следует ожидать, что ускорение свободного падения этих тел будет существенно меньше.

В качестве такого тела можно рассмотреть Луну, которая вращается вокруг Земли по траектории близкой к окружности и имеет центростремительное ускорение, направленное к центру этой окружности.

Зная период обращения Луны вокруг Земли и радиус орбиты Луны, можно рассчитать величину этого ускорения: aц = 0,0027 м/с2.

Сравнивая центростремительное ускорение Луны с ускорением свободного падения g тел вблизи Земли и радиус лунной орбиты с радиусом Земли, можно отметить, что радиус лунной орбиты больше радиуса Земли примерно в 60 раз. Ускорение свободного падения g больше, чем aц Луны в 3600 раз. Иными словами, отношение ускорений отличается от отношения радиусов в 602 раз.

На основании этих данных можно сделать вывод о том, что сила гравитации обратно пропорциональна квадрату расстояния между взаимодействующими телами.

Распространяя полученные результаты на случай гравитационного взаимодействия любых тел, можно записать, что гравитационная сила, называемая иначе силой всемирного тяготения, прямо пропорциональна произведению масс взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

Данное выражение получено Ньютоном и носит название закона всемирного тяготения.

Выражение справедливо для тел, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между ними, и для однородных тел шарообразной формы.

Коэффициент пропорциональности G называется гравитационной постоянной.

Гравитационная постоянная показывает, с какой силой взаимодействовали бы два точечных тела массами по одному килограмму каждое, если бы они находились на расстоянии 1 м друг от друга.

Чтобы получить единицу G, надо выразить ее из уравнения закона всемирного тяготения и в полученное выражение подставить единицы величин в него входящих. Получаем:

Чтобы определить численное значение G, можно, взяв два тела известных масс, расположить их на известном расстоянии друг от друга и измерить силу взаимодействия между ними.

Соответствующий опыт был произведен с помощью чувствительных весов. Измерения показали, что

Допустим, что шар лежит на горизонтальной опоре. Шар взаимодействует с Землей и, если бы не было препятствия, под действием силы тяжести падал бы на Землю с ускорением свободного падения.

Шар действует на опору с силой равной по модулю силе тяжести а опора на шар – с равной по модулю, но противоположно направленной силе реакции опоры.

Силу, с которой тело действует на опору или подвес, называют весом.

Вес и сила тяжести – это две разные силы, они приложены к разным телам. Вес – это сила, приложенная к опоре, а сила тяжести – к телу.

Рассмотрим случай, когда тело движется вместе с пружинными весами относительно Земли с ускорением направленным вниз. На тело действуют силы: сила тяжести сила упругости

По второму закону Ньютона: После проецирования на ось 0Y, уравнение можно записать: Fупр = mg – ma. Вес тела по модулю равен силе упругости, поэтому P = m ∙ (g – a).

Как видно, вес тела в данном случае уменьшается по сравнению с весом покоящегося тела.

Аналогично можно показать, что если тело движется с ускорением, направленным противоположно ускорению свободного падения, то его вес увеличивается по сравнению с весом покоящегося тела.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называют перегрузкой.

files.school-collection.edu.ru

Трение в природе, быту и технике: еще больше ПРИМЕРОВ

Пробовали ли вы ездить на автомобиле в гололед? Удовольствие не из приятных. Так же, впрочем, как и быть пешеходом в такую же пору года. Когда дорога покрыта коркой льда, мы говорим: плохое сцепление. Что это означает?

Это означает, что трение между колесами и дорогой очень маленькое. И если это полезно в случае перемещения грузов волоком, например, на санках, то очень вредно в ситуации, когда необходимо резко затормозить или сменить направление движения. Роль силы трения в жизни человека огромна, этого нельзя отрицать.

И наша задача сводится к тому, чтобы максимально эффективно использовать силу трения в быту и в технике для облегчения жизни.

Роль силы трения в быту

Роль силы трения в быту сводится к тому, что мы можем ходить и ездить, что предметы не выскальзывают у нас из рук, что полки и картины висят на стенах, а не падают, даже одежду мы носим благодаря трению, которое удерживает волокна в составе нитей, а нити в структуре тканей.

Но трение может играть и отрицательную роль. Именно из-за него нагреваются и изнашиваются движущиеся части различных механизмов. В таких случаях его стараются уменьшить. Существует несколько способов уменьшения трения.

Один из них – это введение смазки между трущимися поверхностями. Смазка уменьшает соприкосновение тел, и трутся не тела, а слои жидкости. А трение в жидкости намного меньше, чем сухое трение.

Еще примеры силы трения в быту:

мы можем писать на бумаге
вещи, стоящие на вашем столе, не улетают от малейшего сквозняка
одежда, которая висит на вашем стуле или плечиках в шкафу
вы можете водите компьютерной мышкой по коврику
вы с трудом двигаете шкаф, т.к. есть сила трения
но если случайно разлить подсолнечное масло на кухне, любой входящий будет скользить, т.к. уменьшится сила трения об пол, но аккуратнее, не упадите сами :)
ковер сильно уменьшает силу трения
смазывание петлей дверей
музыкальные инструменты

Сила трения в технике

Еще одним способом уменьшить трение является применение шариковых и роликовых подшипников. Внутреннее кольцо подшипника одевается на вал какого-либо механизма, а наружное кольцо закрепляют в корпусе машины или станка. И когда вал начинает вращаться, то он не скользит, а катится на шариках или роликах между кольцами подшипника.

А мы знаем, что сила трения качения значительно меньше трения скольжения. Поэтому вращающиеся части изнашиваются гораздо медленнее. Применяют также воздушную подушку, уменьшение площади соприкасающихся тел, а также шлифовку.

Например, чтобы уменьшить силу трения между льдом и коньками, коньки точат, делая поверхность соприкосновения меньше, а лед шлифуют, делая его максимально гладким. Так же уменьшают трение при резке чего-либо в быту и на производстве, затачивая ножи как можно острее.

Роль силы трения в технике не всегда отрицательна, как могло показаться. Ведь, например, когда мы заменяем силу трения скольжения трением качения, чтобы уменьшить взаимодействие трущихся поверхностей, то следует помнить, что если бы трение отсутствовало совсем, то колеса или шарики в подшипниках просто-напросто прокручивались бы, не приводя тело в движение.

Еще примеры силы трения в технике:

автомобиль может тормозить
на севере люди передвигаются на санках и лыжах - так быстрее, т.к. меньше сила трения
езда на велосипеде
любые смазанные детали работают лучше
в шарикоподшипниках возникает сила трения качения
колеса с шипами или даже с цепями
механизмы для передачи или преобразования движения с помощью трения, т.н. фрикционные механизмы

Роль силы трения в природе

Стоит упомянуть и о роли силы трения в природе. Пример – это шероховатые лапки насекомых для улучшения сцепления с поверхностью, или, наоборот, это гладкие тела рыб, покрытые слизью для уменьшения трения о воду.

В природе животные и растения давно научились приспосабливаться и использовать силу трения себе во благо. То же необходимо делать и человеку, дабы обеспечить себе комфортное существование на планете Земля.

Еще примеры силы трения в природе:

мы можем ходить по земле
белки прыгают по веткам деревьев
ленивец висит на ветке
птичка может присесть на ветку
вода точит камень
образование планет и комет
идет дождь и вода стекает в низину, хотя камень лежит и не скатывается в низину (у воды сила трения меньше, чем у камня)
огромные валуны лежат на краях скал и не падают вниз - их держит сила трения

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Сила трения: виды (покоя, скольжения, качения), причины, польза и вред Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspДавление: единицы давления

Все неприличные комментарии будут удаляться.

www.nado5.ru

Лекция 14. Подшипники скольжения

Металлические вкладыши имеют наибольшее распространение благодаря своей высокой прочности и хорошей теплопроводности.

Металлические вкладыши выполняют из бронзы, алюминиевых сплавов

иантифрикционных чугунов. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянистые бронзы Бр010Ф1, Бр04Ц4С17 и др. Алюминиевые (БрА9Ж3Л

идр.) и свинцовые (БрС30) бронзы применяют с закаленными цапфами. Наиболее часто используют баббиты – сплавы на основе олова, свинца,

сурьмы и др., марки Б83, Б90, Б92, БС; они имеют небольшую твердость (HB 20–35)и мало изнашивают вал.

Вкладыши с баббитовой заливкой применяют для ответственных подшипников при тяжелых и средних режимах работы (компрессоры, дизели и др.).

Баббит-сплавна основе олова и свинца является одним из лучших антифрикционных материалов. Его заливают тонким слоем на рабочую поверхность втулки.

В малоответственных тихоходных механизмах используются чугунные вкладыши (АЧС-1и др.)

Металлокерамические вкладыши изготавливают прессованием и последующим спеканием порошков меди или железа с добавлением графита, олова или свинца. Пористость этих вкладышей позволяет пропитывать их маслом и использовать их долго, без подвода смазочного материала. Такие вкладыши применяют в тихоходных механизмах и в узлах, труднодоступных для подвода масла.

Неметаллические материалы применяют в подшипниках гребных винтов, насосов, пищевых машин и др. Материал неметаллических вкладышей: текстолит, фторопласт, древеснослоистые пластики, резина. Эти материалы хорошо прирабатываются, могут работать при смачивании водой.

3. Виды разрушений и критерии работоспособности подшипников скольжения

Обязательным условием работы подшипника скольжения является наличие масляного слоя между трущимися поверхностями, для образования которого в посадке должен обеспечиваться гарантированный зазор. В подшипниках имеет место жидкостное, полужидкостное и граничное трение.

Наименьшие потери (f 0,001–0,003)и наименьший износ наблюдается при жидкостном трении. При нем потери определяются коэффициентом тренияf в потоке жидкости, надежно разделяющем трущиеся поверхности.

Граничное трение характеризуется очень тонким слоем смазки (менее 0,1 мк), разделяющим трущиеся поверхности. Пограничный тонкий слой смазки обладает особыми свойствами, зависящими от природы и состояния трущихся поверхностей, и образует устойчивые пленки на поверхностях деталей.

studfiles.net