26
1.3.1. Статический метод изучения трения качения
Рассмотрим
статический метод
измерения коэффициента трения качения
f
к
или
λ
к
(рис. 9,
б
, 12,
а
,
б
) и приведём решение соответствующей задачи.
На рис. 9,
б
показан статический метод определения коэффициента тре-
ния качения
f
к
. Касание абсолютно твёрдых цилиндра и плоскости происходит
на отрезке прямой с нулевой площадью (рис. 12,
а
). В этом случае сила трения
качения равна нулю. Силы трения качения возникают из-за упругой деформа-
ции поверхностей твёрдых тел под влиянием нормального давления. Вследствие
деформации твёрдых тел цилиндр соприкасается с плоской поверхностью вдоль
некоторой площадки с ненулевой площадью [14÷17]. Считается, что в положе-
ниях статического и динамического равновесий величина площади касания двух
тел примерно одна и та же. Разница лишь в том, что в состоянии движения (ка-
чения) под воздействием горизонтальной силы
S
площадка контакта двух тел
сдвигается вперёд по направлению движения, и появляется небольшой высоты
валик перед катящимся цилиндром (рис. 12,
б
, 13). Вследствие этого результи-
рующая сила нормальной реакции
N
опоры сдвигается в сторону направления
действия вращающей силы (этот сдвиг
d
обычно составляет доли миллиметра)
и вместе с неполной силой трения уравновешивает действие силы тяжести и
вращающей силы (рис. 12,
б
).
Рис. 12
Зная радиус однородного цилиндра и измеряя угол наклона α (рис. 9,
б
),
при котором начинается качение (tg(α) =
h
/
l
), можно по формуле (1.4) опреде-
лить коэффициент трения качения
f
к
. Действительно, качение происходит при
О
S
O
S
R
R
P
=
mg
P
=
mg
N
N
d
.
F
тр
F
тр
C
C
а
б
