25
кованы. Пренебрегая силой сопротивления воздуха (скорость бруска невелика)
условие энергетического баланса движения бруска записываем в виде
mgh
=
f
c
mgl
1
cosα +
f
c
mgl
2
=
f
c
mg
(
l
1
cosα +
l
2
).
Следовательно,
f
c
=
h
/(
l
1
cosα +
l
2
) =
h
/
l
,
где
h
- разность координаты
y
центра масс бруска в точке
А
и в точке
С
,
l
1
-
длина наклонного участка пути,
l
2
- длина горизонтального участка пути.
Метод 2.
На основе рассмотрения процесса вязкоупругого взаимодейст-
вия тормозной колодки с вращающимся колесом (см. подробнее п. 5.5 рис. 31),
предложен новый динамический метод измерения коэффициента трения сколь-
жения
f
c
. Значение
f
c
находится измерением геометрического параметра (пле-
чо силы
b
). Этот метод даёт нам возможность провести измерения для различ-
ных начальных значений скорости скольжения
v
=
ω
r
(динамический способ).
Определив экспериментальную зависимость
f
c
от скорости скольжения можно
проверить формулу (1.1) И.В Крагельского. Сила, прижимающая скользящие
поверхности друг к другу, в этом случае меняется в очень большом диапазоне
значений.
1.3. Трение качения
Это сила сопротивления перекатыванию. Она связана со сжатием под
влиянием силы тяжести перед катящимся телом и выпрямлением материала ос-
нования за катящимся телом, а также с преодолением мостиков сцепления.
Кроме того, перед катящимся телом формируется валик из материала основа-
ния. На формирование и расформирование этого валика также затрачивается
работа. Сила трения качения при небольших скоростях ничтожна (в 100 раз
меньше по сравнению с силой трения скольжения). Эта сила определяется по
закону
F
тр
=
f
к
N
/
R
, (1.4)
который также установлен Ш. Кулоном.
Коэффициент трения качения
f
к
=
F
тр
R
/
N
, имеет размерность длины и за-
висит от материала трущихся тел, от состояния их поверхностей и скорости ка-
чения.
R
– радиус катящегося цилиндра,
N
– реакция плоскости, по которой
происходит качение. Для расчёта
f
к
на основе экспериментальных данных мож-
но пользоваться формулой
f
к
=
F
тр
R
x
/
N
y
.
После стандартной процедуры подгонки параметров этой теоретической
зависимости к полученным экспериментальным данным методом наименьших
квадратов определяются значения неизвестных параметров
x
и
у
для конкрет-
ных условий данного эксперимента. При больших скоростях качения (близких к
скорости распространения деформации в теле) сила трения качения резко воз-
растает. Для таких скоростей относительного движения твёрдых тел трение
скольжения оказывается энергетически более выгодным, чем трение качения.
