Коефіцієнт тертя

Коефіціє́нт тертя́ — це величина, що характеризує силу опору від тертя між взаємодіючими тілами і зазвичай позначається μ, k або f. У залежності від виду тертя відрізняють і відповідний коефіцієнт тертя.

Коефіцієнт тертя
Розмірність	$1$
Символ величини (LaTeX)	$\mu$ і $f$

Схема дії сил при терті ковзання: W — сила притискання (наприклад, сила ваги), N — нормальна сила реакції опори, F — прикладена сила, що змушує тіло ковзати по поверхні, F_f — сила тертя ковзання.

Опис

Коефіцієнт тертя — характеристика, яка застосовується при виконанні технічних розрахунків, що характеризують фрикційні взаємодії двох тіл. У залежності від виду переміщення одного тіла по іншому розрізняють: коефіцієнт тертя при зсуві — ковзання і коефіцієнт тертя при коченні. У свою чергу, при ковзанні залежно від величини тангенціальної сили розрізняють коефіцієнт неповного тертя ковзання, коефіцієнт тертя спокою і коефіцієнт тертя ковзання. Всі ці коефіцієнти тертя можуть змінюватися в широких межах залежно від шорсткості і хвилястості поверхонь, характеру плівок, що покривають поверхні.

Тертя ковзання

Коефіціє́нт тертя́ ковзання — відношення сили тертя ковзання $F_{f}$ до нормальної сили N, що притискує тіла одне до одного.

Перші наукові міркування на тему тертя твердих тіл були виявлені в записах Леонардо да Вінчі. У них багато правильних тверджень, підкріплених розрахунками, наприклад, вказано на пропорційність опору тертя навантаженню на поверхні тіл, що труться і на те, що тіла з шорсткою поверхнею мають більший опір тертя. Таким чином, закон, згідно з яким сила тертя прямо пропорційна навантаженню, тобто

$F_{f}=\mu \cdot N$

був відкритий Леонардо да Вінчі, який вважав, що коефіцієнт тертя зазвичай дорівнює 0,25.

У 1699 році оригінальні роботи на тему тертя в щорічниках Французької королівської академії наук опублікував Г. Амонтон. Він знову відкрив забутий закон тертя Леонардо да Вінчі: сила тертя пропорційна навантаженню на поверхні, що труться, не залежить від розмірів тіл, а коефіцієнт тертя не змінюється і є рівним 0,3.

Вперше поняття про коефіцієнт тертя застосував Леонардо да Вінчі, пізніше Г. Амонтон, запропонувавши формулу

$\mu ={\frac {F_{f}}{N}}$

Коефіцієнт тертя кочення $f$; $Rp$ — асиметрична реакція поверхні кочення; $N$ — притискна сила; $F_{t}$ — сила тертя кочення

Інколи цю формулу помилково називають законом Кулона. Кулон запропонував абсолютно іншу формулу

$f=k+{\frac {{\mathrm {A} }_{0}}{N}},$

де k — коефіцієнт, залежний від властивостей поверхонь тіл; ${{\mathrm {A} }_{0}}$ — коефіцієнт зчеплення цих поверхонь.

Під поверхнею тертя розуміють номінальну поверхню твердого тіла, на якій здійснюється взаємодія твердих тіл при зовнішньому терті. Визначення сил і коефіцієнтів тертя має великий практичний і теоретичний інтерес. Відомо, наприклад, що значення коефіцієнта тертя із збільшенням гладкості поверхні зменшується, але при дуже високому ступені гладкості починає різко зростати. Із збільшенням гладкості зменшується значення когезійного компонента (когезія — зчеплення молекул (атомів, іонів) у фізичному тілі. Це зумовлене міжмолекулярною взаємодією і (або) хімічним зв'язком), тому що зменшується кількість нерівностей, які деформуються або зрізуються, але поступово починають зростати фактична площа контакту та коефіцієнт тертя.

Тертя кочення

Для тертя кочення коефіцієнт тертя кочення дорівнює відношенню моменту тертя кочення M_t до притискової сили N. Цей коефіцієнт має розмірність в одиницях довжини (метр).

$f={\frac {M_{t}}{N}}$

Коефіцієнти тертя ковзання частинок деяких мінералів у повітряному середовищі

Джерела

• Кореняко А. С. Теорія механізмів і машин/ Під ред. М. К. Афанасьєва. — К.: Вища школа: Головне вид-во, 1987. — 206 с.
• Попов С.В., Бучинський М.Я., Гнітько С.М., Чернявський А.М. Теорія механізмів технологічних машин: підручник для студентів механічних спеціальностей закладів вищої освіти. Харків: НТМТ, 2019. 268 с.

Посилання

• Коефіцієнти тертя для різних матеріалів