22
составляющая силы трения. Применяя различные расчётные модели, получают
более детальную зависимость силы трения
F
тр
от нагрузки, шероховатости, ме-
ханических свойств, прочности мостиков.
Шарль Огюстен Кулон в 1778 году установил закон сухого трения для силово-
го контакта упругих тел в виде линейной функции (1.2) при
χ
=1,0, то есть
F
тр
=
A
+
BN
=
f
c
N
= (
A
/
N
+
B
)
N
,
где
A
и
B
- константы. С увеличением нагрузки
N
роль
A
становится незначи-
тельной. Согласно Ш. Кулону
f
c
= (
A
/
N
+
B
) всё же зависит от величины нор-
мального усилия
N
. Кулон справедливо считал, что коэффициент трения
скольжения даже для данной пары материалов зависит от приложенной нагруз-
ки. Основные законы сухого контактного трения при упругой деформации твёр-
дых тел до Ш. Кулона изучались в работах Леонардо да Винчи (1508 г.) и Г.
Амонтона (1699 г.). Сам Кулон считал постоянную составляющую A незначи-
тельной. Это оказывается справедливым, если контактные поверхности упругих
тел находятся в естественном состоянии (не подверглись специальной обработ-
ке, полировке). Поэтому применяется формула
F
тр
=
f
c
N
. (1.3)
Отметим, что формула (1.3) впервые была предложена Леонардо да Винчи
(1508 г.), который указал, что
f
c
= 0,25. Г. Амонтон в 1699 г. в производствен-
ных условиях при полировке оптических линз получил то же самое соотноше-
ние (1.3), только для значения
f
c
= 0,3. Несмотря на свою неточность, закон Ле-
онардо да Винчи-Г. Амонтона до начала XX века применялся в инженерной
практике. Впоследствии исследования Ш. Кулона были продолжены Мореном в
1851 году. Если разделить обе части (1.2) на величину площади контакта, то по-
лучается закон трения, выраженный через напряжение
τ
σ
k
c n
f
=
, где
τ
k
– кон-
тактное касательное напряжение;
σ
n
- абсолютная величина нормального кон-
тактного напряжения или контактного давления в рассматриваемой точке. Ко-
гда контактирующие тела находятся в состоянии покоя, возникающие при этом
силы трения определяются условиями равновесия рассматриваемых тел. Мак-
симальные касательные напряжения покоя
τ
'
k
могут незначительно превышать
значение
τ
k
(см. рис. 1). Но этим обычно пренебрегают, считая, что
τ
'
k
=
τ
k
.
1.2.4. Статические методы изучения трения скольжения
Рассмотрим два статических метода измерения коэффициента трения
скольжения
f
c
(определения угла трения φ) для различных материалов (рис. 9,
а
,
10,
а
) и приведём решение соответствующих задач.
Метод 1
. Как видно на рис. 9,
а
, один из исследуемых материалов являет-
ся наклонной плоскостью - опорой для бруска, сделанного из второго исследуе-
мого материала. Постепенно увеличивая угол α наклона к горизонтальной
плоскости, фиксируем значение угла (значение высоты
h
), при котором начина-
ется скольжение бруска.
