- Региональный научно-образовательный центр
- ЛОГОС
- некоммерческое партнерство
4. Обсуждение результатов
Полученные оценки наглядно иллюстрируют тот факт, что за простым термином "сила трения качения" могут стоять довольно сложные и весьма различные по своей физической природе механизмы диссипации энергии. Во всех случаях мы, в рамках принятого механизма, независимо вычисляли мощность диссипации энергии при движении колеса и приравнивали ее мощности формальной "силы трения качения": Этот прием переводит сложную картину явлений, сопровождающих качение колеса, на привычный нам язык сил. В отличие от более простых сил, сила трения качения существенно зависит от большого числа факторов, в том числе и от динамических условий качения (свободное или вынужденное качение,область приложения крутящего момента и т.д.), которые обсуждались ранее. Рассмотренные нами конкретные механизмы и количественные оценки не исчерпывают полной картины качения. Тем не менее, с их помощью можно анализировать характер силы трения качения в большом числе практически важных экспериментальных ситуаций. Обсудим некоторые характерные свойства полученных оценок. Как нетрудно видеть, сила трения качения , обусловленная механизмом статического гистерезиса, как это и следовало ожидать, не зависит от характеристик скорости движения колеса. Зависимость силы трения качения имеет ступенчатый характер: при условии
|
Рис. 11. Пространственный график зависимости для колеса, изготовленного из алюминия. Поверхность графика пересекает плоскость по прямой В области между этой прямой и осью сила трения качения отсутствует. |
|
|
|
Рис. 12.
|
Рис. 13.
|
|
Характерные сечения предыдущего графика. Первая зависимость построена при Н/м вторая -- при см. Вдали от значений при которых обращается в нуль, зависимости выходят за пределы области применимости рассматриваемой модели. |
|
Рис. 14. Фрагмент зависимости выражающей равенство вкладов механизмов статического и динамического гистерезиса в силу трения качения. Из графика видно, что разумные скорости ( м/с) получаются для цилиндров, имеющих вид длинной тонкой проволоки. |
Эти оценки показывают, что для всех разумных (макроскопических) размеров катящегося цилиндра, вкладом вязкости в силу трения качения можно пренебречь по сравнению с вкладами проскальзывания и разрыва связей. График на рис. 14, изображающий фрагмент зависимости скорости от и при условии, что второе слагаемое в (16) имеет порядок величины первого, наглядно иллюстрирует тот же вывод о малости вклада вязкости по отношению к механизму статического гистерезиса. Таким образом при качении алюминиевого (и вообще жесткого) цилиндра вкладом в силу трения качения механизма вязкости можно полностью пренебречь. Аналогично, приравнивая третье и четвертое слагаемое в (16), приходим к выводу, что вклад проскальзывания начинает доминировать над механизмом разрыва связей, начиная с м. Соотношение вкладов статического гистерезиса и разрыва связей демонстрируется графиком на первом рисунке.
|
|
|
Рис. 15.
|
Рис. 16.
|
|
(1) Фрагмент зависимости выражающей равенство вкладов механизмов статического гистерезиса и разрыва связей в силу трения качения. В области выше графика доминирует первый механизм. Большинство практически важных ситуаций относится к области ниже графика. (2) Фрагмент зависимости выражающей равенство вкладов механизмов статического гистерезиса и проскальзывания в силу трения качения. В области выше графика доминирует первый механизм. |
След.: Литература Выше: Что такое сила трения Пред.: 3.4. Механизм разрыва адгезионных