Fenomén tření v lidském životě hraje pozitivní i negativní roli. Jednak by bez jeho přítomnosti nebyl pohyb nemožný, jednak vlivem tření dochází k obrovským ztrátám energie a pracovních materiálů. V článku se podíváme z hlediska fyziky na to, co je tření, a také jak zjistit koeficient tření.
Friction fenomén
Tření je kontaktní jev, ke kterému dochází v zóně kontaktu mezi různými tělesy a který působí proti jakémukoli jejich vzájemnému pohybu.
V mechanice pohybu pevných látek se rozlišují tři typy tření:
- jednání v klidu;
- působení při klouzání povrchů po sobě;
- způsobené valícími se těly.
Klidové tření nastává, když působíme vnější tečnou silou na povrch tělesa, abychom jej posunuli. Pozoruhodným příkladem kluzného tření je klouzání lyží na sněhu. Nakonec tření při válcováníprojevuje se, když se kolo vozidla kutálí po silnici.
Vzorec pro určení síly tření
Ve fyzice jsou uvedené typy tření popsány stejným vzorcem při výpočtu působících sil. Tento vzorec vypadá takto:
Ft=µN.
Třecí síla Ft je rovna součinu součinitele tření µ a podpěrné reakce N. Při uvažování odpovídajícího typu tření se použije pouze hodnota součinitele µ, což je bezrozměrná veličina, se mění.
V případě statických a kluzných třecích sil je hodnota µ asi desetiny jednotky. µ závisí na kontaktních materiálech, na jejich drsnosti povrchu a nezávisí na kontaktní ploše nebo rychlosti posuvu.
Pro valivé tření závisí koeficient µ (obvykle se označuje CR) na charakteristikách pružnosti valivého tělesa, na jeho tvrdosti, na valivém poloměru a dalších faktory. U většiny materiálů je tento faktor válcování v setinách a tisícinách jednotky.
Protože existuje mnoho faktorů ovlivňujících hodnotu µ, neexistuje žádný jednoznačný matematický vzorec pro její výpočet. Na otázku, jak zjistit koeficient tření, je třeba říci, že se měří experimentálně.
Určení koeficientu µ
V tomto odstavci zvážíme dva způsoby praktického stanovení hodnoty µ na příkladu kluzného a klidového tření.
První způsob, jak odpovědět na otázku, jak zjistit koeficient tření,spočívá v umístění tyče na vodorovnou rovinu, ke které je připevněn dynamometr. Tyč a hoblík jsou vyrobeny ze zkoumané dvojice materiálů, například skla a dřeva. Rovnoměrným pohybem tyče při držení dynamometru můžete určit posuvnou sílu Ft. Při znalosti hmotnosti m tyče se koeficient µ vypočítá následovně:
µ=Ft / (mg).
Druhá metoda je vhodná pro stanovení µ pro statické tření. Chcete-li to provést, musíte umístit lištu na vodorovnou rovinu. Poté by měl být jeden konec letadla pomalu zvednut a nakloněn pod určitým úhlem k horizontu. Při určitém úhlu θ začne tyč klouzat z povrchu. Změřením tohoto úhlu lze určit koeficient tření µ z rovnice:
µ=tg(θ).
Měření µ pro valivé tření zahrnuje použití sofistikovanějšího nastavení zvaného šikmé kyvadlo. Výpočet µ se v tomto případě provádí studiem rovnic dynamiky pohybu.
