Трение качения
Рассмотрим
цилиндр, покоящийся на горизонтальной
плоскости, когда на него действует горизонтальная сила Q; кроме
неё действуют сила тяжести P, а также нормальная реакция N и
горизонтальная реакция плоскости (сила сцепления с плоскостью)
Fc. Заметим, гладкая плоскость не имеет силы Fc, а N
имеется всегда при наличии контакта.
Как показывает опыт, при достаточно малом модуле силы Q цилиндр
остаётся в покое. Но этот факт нельзя объяснить, если
удовлетвориться введением сил, изображенных на рис. 1.
Согласно этой схеме равновесие невозможно, так как главный момент
всех сил, действующих на цилиндр -Qr, отличен от нуля. Для
устранения отмеченного несоответствия с опытом необходимо
отказаться от гипотезы абсолютно твердого тела и учесть, что в
действительности цилиндр и плоскость вблизи точки контакта
деформируется и существует некоторая площадка контакта конечной
ширины 2d. Если под действием внешних сил цилиндр будет
катится направо, то реакция опоры будет также смещена направо.
Цилиндр будет катиться направо, поворачиваясь в каждый момент
вокруг некоторой точки плоскости, к которой приложены реакции N
и
Fc (рис. 2 ). Считая деформацию малой,
заменим эту систему сил системой, изображенной на рис. 3.
К цилиндру приложена пара сил с моментом Mtr=Nd. Этот
момент называется моментом силы трения
качения. Коэффициент трения d качения имеет размерность
длины.
|