Типы зимних шин
С наступлением первых заморозков, когда среднесуточная температура приближается к 7 градусам по Цельсию, автолюбители начинают задумываться о смене шин. Причем при выборе зимних шин потребитель сталкивается с достаточно большим ассортиментом, разобраться в котором не так просто.
Шипованные (нордические) шины
С этой категорией шин все предельно понятно, их выбирают автовладельцы, эксплуатирующие автомобили в суровых зимних условиях. Такие шины обеспечивают самое эффективное сцепление с дорогой, покрытой льдом и укатанным снегом. Наибольшую эффективность на льду шипованные шины обеспечивают при температурах от 0°C до -25°C. Как правило, шипы не могут эффективно «вгрызаться» в лед при температуре ниже -25°C, так как лед становится более плотным и крепким. Тем не менее, большинство производителей заявляют об эффективном использовании шипованных моделей вплоть до -50°C.
Большинство автолюбителей акцентируют внимание на более длинном тормозном пути таких шин, относительно нешипованных на очищенных дорогах.
Среди популярных новинок шипованных шин можно остановить выбор на Michelin X-Ice North 3, Nokian Hakkapeliitta 8, Continental Ice Contact 2, Pirelli Ice Zero, Yokohama iceGUARD iG55. Стоит также отметить, что шипованные шины – это самый популярный тип шин в России, на их долю приходится более 70% продаж всех зимних шин.
Фрикционные (нешипованные) шины скандинавского типа
Нешипованные шины для суровых зимних условий, также как и шипованные, предназначены для дорог, покрытых льдом и снегом. Они способны эффективно работать при серьезных заморозках, вплоть до -50°C. Тяговые и тормозные характеристики таких шин на льду у нешипованных шин в температурном диапазоне от 0 до -25°C ниже, чем у шипованных аналогов. Тем не менее, при температуре ниже -25°C характеристики нешипованных шин скандинавского типа становятся лучше, чем у шипованных шин, так как решающим фактором в обеспечении надежного сцепления начинает играть резина протектора.
Помимо этого к явным плюсам нешипованных скандинавских шин относится низкий уровень шума, комфорт и увеличенный срок службы. Кроме того, использование этих шин позволяет автовладельцу раньше переходить на зимние шины (не дожидаясь первого снега) и позднее переходить на летние.
Среди последних новинок популярных производителей стоит отметить шины Nokian Hakkapeliitta R2, Continental ContiVikingContact 6, Michelin X-Ice 3, Pirelli Ice Zero FR, Yokohama iceGUARD iG 50.
Фрикционные (нешипованные) шины европейского типа
Для этих шин характерен менее зубастый протектор с блоками меньшего размера и развитой сетью канавок и более жестким составом резиновой смеси. Такое строение протектора призвано обеспечить надежные сцепные характеристики преимущественно на зимних, очищенных от снега и льда дорогах. Благодаря наличию канавок, шины европейского типа эффективно выводят талую воду и мокрый снег из пятна контакта, что обеспечивает им эффективные показатели в оттепель.
Фрикционные шины европейского типа предназначены для регионов с теплыми зимами. Они доказали свою эффективность в диапазоне температур от от -20°C до +10°C. Эти шины также выгодно отличаются низким уровнем шума, комфортом и увеличенным сроком службы. Их использование позволяет раньше сменить летние шины на зимние (не дожидаясь первого снега) и позднее переходить на летние.
В этом сегменте шин производители предлагают более скромный выбор моделей, тем не менее, на нашем рынке представлено достаточное количество моделей, среди которых Nokian WRA4, Michelin Alpin 5, Continental ContiWinterContact TS860.
Шипованные или фрикционные шины ➤➤Протектор24 Красноярск
Ваш выбор между шипованными и фрикционными шинами зависит от ваших потребностей. Оба варианта износостойки и имеют великолепные характеристики. Зная их специальные отличия, вы можете выбрать тип шин, которые больше вам подходят.
Шипованные шины
При конструировании шипованных шин расположение шипов подбирается таким образом, чтобы каждый ряд шипов эффективно работал при любом виде движения – торможение, разгон, поворот. Присутствие шипов в шине призвано обеспечить лучшее сцепление колес автомобиля на льду или плотном снегу, сокращая тормозной путь машины (по сравнению с нешипуемой зимней покрышкой). Однако на мокром асфальте уменьшение площади контакта с колесом, вызванное выступанием шипа, вызывает обратный эффект – снижение управляемости и увеличение тормозного пути автомобиля. К другим недостаткам шипованной резины относятся: легкая вибрация автомобиля, шум от соприкосновения шипов с асфальтовым покрытием, заметное увеличение расхода топлива, а также интенсивное разрушение дорожного покрытия. Шипы имеют обыкновение стачиваться и выпадать при агрессивной езде на автомобиле. В среднем шипованной резины хватает на 30 000 километров, либо на 2-3 «зимних сезона».
Водителям, которые выезжают в зимнее время в европейские страны, нужно помнить о том, что использование шипованных шин запрещено в большинстве стран Европы.
Нешипуемые шины
Технологические свойства и особенности шин сезонной применяемости напрямую зависят от дизайна рисунка протектора и состава резинотехнической смеси.
По сути, производители при изготовлении фрикционной шины должны воплотить в одну идею две основные задачи – обеспечение безопасности шины на мокром асфальте и высокие сцепные характеристики на снегу. В ней должно сочетаться, казалось бы, несочитаемое — быть одновременно эластичной (чтобы обеспечить отличные сцепные свойства), и в тоже время обладать жесткостью, чтобы обеспечить управляемость автомобиля на любой дороге. При температурах ниже +5..+7 °C летние шины начинают «задубевать», протектор же хорошей зимней шины остается сравнительно более мягким, что позволяет достигать лучшего сцепления шины с обледенелой и заснеженной поверхностью дороги при низких температурах.
При повышении температуры или при движении на сухом асфальте такая резина начинает перегреваться, становится мягкой и плывет на поворотах и при торможении, что способствует замедленной нечеткой реакции автомобиля и, как следствие, значительно увеличивает его тормозной путь.
Уникальный химический состав резинотехнических смесей нешипуемой зимней резины является залогом надежности и долговременной успешной работы шины. Смесь действует таким образом, что молекулярные связи имеют свойства восстанавливаться. При нагревании температура заставляет работать только внешнюю кромку резинового слоя, а резина протектора в глубине остается жесткой и холодной. Вот эта прогрессивная жесткость и обеспечивает отличную управляемость на асфальте, малый уровень шума и высокие сцепные свойства на зимних дорогах.
Отличия бегового слоя протектора наиболее заметны в дизайне между зимней и летней шиной. Более расчлененный рисунок протектора зимней шины позволяет ей самоочищаться при движении. Наличие «ламелей» (тонкие прорези, пересекающие поверхность блока протектора) еще сильнее повышает сцепление шины с поверхностью, в результате улучшается управляемость на сложных зимних дорогах: покрытых льдом, заснеженных, либо мокрых. Современная скоростная зимняя шина имеет, как правило, направленный рисунок протектора, обеспечивающий эффективный отвод воды, грязи и снега из пятна контакта шины с дорожным покрытием.
Заснеженные или обледенелые дороги?
Если зимой вам приходится чаще ездить по обледенелым дорогам, чем по заснеженным, выбирайте шипованные шины. Шипованные шины особенно хороши, если вы живете у побережья, где дороги зимой обычно покрываются льдом. Фрикционные шины лучше подходят для снега.
Влажный лед и утрамбованный снег
Если у вас фрикционные шины, вам нужно быть особенно внимательным на перекрестках и в других местах, где может появиться мокрый лед или плотно утрамбованный снег. Шипованные шины ведут себя лучше фрикционных на мокром льду и плотно утрамбованном снеге.
Тихие шины
Если вы предпочитаете тихие шины, тогда фрикционные шины – правильный выбор для вас.
Непредсказуемая осенняя погода
Осенью фрикционные шины можно установить раньше шипованных. Установив фрикционные шины, вы уже можете не волноваться из-за быстро меняющихся дорожных условий осенью. Фрикционные шины также – хороший выбор весной, когда температура меняется неожиданно быстро.
Фрикционные шины круглый год?
Раскисшие весенние дороги повышают износ шин любого типа, а фрикционные шины рассчитаны на использование преимущественно в зимних условиях.
Фрикционные шины, неравномерно износившиеся на грязных весенних дорогах, не идут ни в какое сравнение с хорошими летними шинами. Поэтому мы не рекомендуем использовать фрикционные шины в качестве всесезонных. Летние шины являются наиболее безопасным и экономичным выбором для езды летом.
Шина липучка. Принцип работы фрикционной шины.
Загрузка…Работа фрикционных шин, которые занимают сейчас большую часть рынка зимней резины, с точки зрения физики намного более сложная и интересная, чем то, что делают шипованные варианты. Нужно прямо отметить, что фрикционная шина очень часто оказывается более эффективной в большинстве случаев применения резины на заснеженной дороге или даже на льду. Особенностью шипованных шин является то, что шипы – не стальные, при достаточно низких температурах лёд обретает твёрдость, которая уже недоступна для проламывания, поэтому шипы просто подгибаются и вырываются либо повреждаются давлением колеса при движении.
Собственно, фрикционная шина содержит в себе несколько заложенных идей, которые отражаются на том, как она обрабатывает поверхность. Во-первых, качество резины, из которой шина создаётся отличается тем, что она имеет естественную адгезию к поверхности, которая особенно сильно проявляется на льду. Ещё большую роль играет для шин рисунок на протекторе. Он сказывается в большей степени на проходимости машины, что было замечено ещё в середине 20 в. Именно ещё с тех времён у современных фрикционных шин остались специфические выступы в виде шашечек и ромбов по краю колеса, которые позволяют эффективнее цепляться за грунт и стабилизировать движение или преодолевать заснеженную трассу или дорогу, на которой много жижи, вызывающей эффект скольжения. Подобный тип протектора остался на шинах так называемого «скандинавского» типа, который в большей степени предназначен для автомобилей, которые эксплуатируются в более жёстких условиях.
Те машины, которые ездят в условиях так называемой «европейской зимы» имеют протекторы, на которых больше ламелей – канавок в поверхности протектора. Именно эти канавки выполняют две главные для шины роли. С одной стороны, они захватывают и отводят из-под колеса воду и жидкую грязь или смесь воды и снега со льдом. С другой, — они создают тот вакуумный эффект, который заставляет водителей называть шины этого типа «липучками». Фактически, под давлением веса автомобиля шина несколько просаживается, из-за чего ламели «закрываются», прижимая закрытый в них воздух к поверхности льда или дороги точно так же, как это делает резиновая липучка.
Возможно Вас заинтересует:
Фрикционные материалы — состав и классификация
Фрикционные материалы – это субстанции обеспечивающие функционирование деталей в условиях избыточного трения, создавая эффективное скольжение. Характеризуются субстанции повышенной фрикционной теплостойкостью, что выражается в сохранении износоустойчивости с коэффициента трения при различных температурах.
Материалы имеют пониженную адгезию и сверхвысокую теплопроводность, прекрасно сочетающуюся с отличной теплоёмкостью и сопротивляемостью тепловым ударам, провоцируемым генерированием тепла в ходе трения.
Классификация фрикционных материалов
Фрикционные материалы бывают 3-х групп, принадлежность к которым определяет их физические и химические характеристики:
- металлические;
- неметаллические;
- спечённые.
Металлическими фрикционными материалами считаются стали и чугуны, последние традиционно используются для тормозных колодок, так как они не коробятся. Некоторые стали (65 Г, 45, 40) применяются при изготовлении фрикционных муфт, устанавливаемых на машины с гусеничным ходом.
Важно! Стали склонны к короблению, а в случае перегрева вполне может произойти схватывание.
Именно по этой причине металлические детали по мере возможности заменяются пластиковыми элементами.
Неметаллические материалы, преимущественно имеют асбестовую основу, однако здесь могут применять несколько типов связующих веществ:
- каучук;
- смола;
- канифоль.
Применяются разные наполнители: кремнезём; медь; латунь; сурик. Однако наилучшим материалом, относящимся к данной группе, является ретинакс, состоящий из фенолформальдегидной смолы. Дополнительно в составе присутствует асбест, также есть барит. Материал применяется при производстве тормозных узлов в авиационной промышленности.
Спечённые материалы имеют основу из стального или медного порошка, а наполнителем является металлический оксид и карбид. Благодаря внедрению в состав асбеста с графитом, удаётся избежать схватывания, а сопротивляемость скольжению создаётся посредством добавления муллита. Отменный тепловой режим формируется благодаря цветным металлам, например, алюминию и цинку. Сверхвысокая соединительная прочность формируется в ходе спекания, обеспечивающее надёжное соединение металлической основы и добавок с наполнителями.
Характеристики
Основной физической характеристикой материалов, является температурный режим, при котором они могут эксплуатироваться.
Спечённые изделия, имеющие медную основу, обладают температурным пределом 300°C, а материалы из металлов, например, меди, никеля, хрома с добавлением асбеста и барита выдерживают 1200°C. Неметаллические изделия эксплуатируются при 1000°C, но это относится только к ретинаксу, а вот пластмассовые материалы способны выдержать трение, при котором температура достигает не более 250°C.
Область применения
Наиболее востребованными в народном хозяйстве и производственной сфере, являются спечённые материалы, обладающие прекрасными эксплуатационными характеристиками. Допускается их применение при создании фрикционных муфт, необходимых для комплектования тормозных устройств, работающих под высокой нагрузкой. Возможно их применение при изготовлении колодок, дисков и разных секторов.
Изделия незаменимы в условиях, когда создаётся избыточное трение, что преимущественно происходит при торможении. Именно поэтому они незаменимы в транспортной промышленности, где активно используются для изготовления тормозных систем.
Выбор материала зависит от температуры среды, нагнетаемой при эксплуатации.
Джонс и Чайлдерс сообщают о коэффициентах трения около 0,7 для сухих дорог и 0,4 для мокрых дорог. Рано или поздно большинству людей приходится сталкиваться с непростым суждением о том, насколько сложно нажать на тормоз при аварийной остановке. Это сложный вопрос, и здесь нет окончательных ответов. Но иллюстрация ниже может указать на некоторые из соответствующих физических принципов. В лучшем случае вы должны держать колеса в движении во время торможения, потому что нижняя точка шины мгновенно находится в состоянии покоя по отношению к проезжей части (не скользит), и если существует значительная разница между статическим и кинетическим трением, вы будете таким образом вы получите больше тормозного усилия.Но обычно у вас нет роскоши времени, чтобы сделать деликатный вывод о том, насколько сильно нужно тормозить. Может быть, блокировка тормозов не так уж и плоха в хороших условиях на сухой дороге, и вы не сможете удержаться от этого в чрезвычайной ситуации.Но если заблокировать колеса на мокрой дороге, результаты могут быть плачевными! У меня нет ничего похожего на надежные оценки эффективного коэффициента трения, но я предполагаю, что он может легко упасть до менее чем половины торможения «качения колес», потому что вы скользите по поверхности, смазанной водой. Может случиться так, что даже при качении колес у вас может быть коэффициент около 0,4 по сравнению с 0,7 на сухой дороге, и он может упасть до 0,1 для скользкой шины. | Индекс Концепции трения График стандартной модели Ссылка |
Дизайн протектора представляет собой компромисс «всепогодный». Если бы вы были гонщиком из Индианаполиса, вы бы использовали «гладкость». гоночные шины без протектора.На сухих поверхностях коэффициент трения может достигать 0,9, но движение по мокрой дороге будет опасно, так как коэффициент мокрой дороги может быть всего 0,1.
Для хороших шин на сухом покрытии нет большой разницы между трением качения и скольжения, и если вы сильно уменьшите тормозное усилие, вы получите меньше торможения, чем если бы вы просто заблокировали их. Другая проблема заключается в том, что в чрезвычайной ситуации торможение происходит инстинктивно, и вы, как правило, нажимаете на тормоз как можно сильнее, прежде чем даже можете подумать об этом.
Эти страшные сценарии качественно описаны ниже — у меня нет достоверных цифр.Что такое трение?
Трение — это сила, препятствующая движению между двумя касающимися и движущимися объектами или поверхностями.
Помимо замедления или остановки движения, трение также заставляет движущиеся объекты или поверхности нагреваться или издавать звуки.
Два типа трения:
1. Статическое трение
Статическое трение создается, когда два объекта касаются друг друга или толкаются друг о друга без скольжения.
Например, когда вы ведете машину, ваши колеса упираются в тротуар, заставляя автомобиль двигаться, но при этом колеса не скользят по тротуару.
Когда вы останавливаетесь, ваши тормоза создают трение внутри колес, которое замедляет колеса, а это означает, что ваши шины по-прежнему упираются в тротуар, но в более медленном движении, чем при внезапной остановке (которая вызывает скольжение).
2. Кинетическое трение или трение скольжения
Кинетическое трение или трение скольжения создается, когда два объекта касаются друг друга и скользят друг относительно друга.
Например, если вы едете по скользкой дороге или внезапно останавливаетесь, ваши шины могут скользить по тротуару. Когда ваши шины скользят по тротуару, вы с большей вероятностью потеряете контроль над автомобилем.
Итак, при вождении вы всегда хотите использовать статическое трение вместо кинетического трения или трения скольжения.
При движении возникает трение между:
- Ваши шины и дорога (нормальная работа — статическое трение).
- Тормозные колодки и тормозные диски при торможении.
- Различные части вашего двигателя.
- Различные части вашей трансмиссии.
На трение во время движения могут влиять следующие факторы:
Масса автомобиля.
Чем тяжелее автомобиль, тем больше трение между шинами и дорогой; это означает, что вам потребуется больше мощности двигателя, чтобы двигаться вперед, и вам будет легче остановить автомобиль на ровной дороге.
Если ваш автомобиль тяжелый, повышенное трение между шинами и дорогой приведет к их нагреву. Таким образом, для более тяжелых транспортных средств потребуются шины, более устойчивые к нагреванию.
Торможение.
Когда вы нажимаете на тормоза, тормозные колодки автомобиля соприкасаются с тормозными дисками, что создает трение между колодками и дисками; трение вызывает нагревание, а также препятствует движению колес и, следовательно, замедляет или останавливает ваш автомобиль.
Внезапное торможение
Если вы внезапно нажмете на тормоз, ваши колеса заблокируются и начнут скользить по тротуару (это называется потерей сцепления с дорогой и заносом).
Вы не хотите, чтобы ваши колеса скользили по тротуару, потому что:
- Вы скорее потеряете контроль над своим автомобилем.
- Когда ваши колеса скользят, вы используете кинетическое трение или трение скольжения (вместо статического трения), что увеличивает тормозной путь вашего автомобиля.
Вам нужно, чтобы ваши колеса всегда вращались на асфальте при движении или остановке, потому что:
- У вас больше контроля над вашим автомобилем.
- Если ваши колеса продолжают вращаться при остановке, вы будете использовать статическое трение, которое является более эффективным тормозным усилием, и у вас будет меньше времени и расстояния для остановки вашего автомобиля.
Итак, при постепенной остановке ваши колеса продолжают вращаться, пока автомобиль не остановится полностью, что является наиболее эффективным методом, использующим статическое трение для остановки автомобиля.
Антиблокировочная система тормозов предотвращает блокировку и скольжение колес и обеспечивает вращение колес при остановке — таким образом, более эффективное трение (статическое трение) используется для остановки автомобиля; автомобиль остановится быстрее и быстрее, и вы сможете лучше контролировать свой автомобиль.
Торможение на спуске
Если вы едете по протяженной дороге под уклон (в течение нескольких минут), вам может потребоваться переключиться на более низкую передачу, чтобы замедлить движение автомобиля.
Это связано с тем, что, если вы постоянно используете тормоза в течение нескольких минут на продолжительном спуске, трение, создаваемое между тормозными колодками и тормозными дисками (роторами), продолжает генерировать тепло, и ваш тормозной компонент может стать слишком горячим и потерять способность поглощать любые большая кинетическая сила при спуске.
Чрезмерно накачанные, изношенные гладкие шины или скользкая дорога
Когда ваши шины чрезмерно накачаны, протекторы изношены и становятся гладкими, или если дорога скользкая из-за льда, снега, дождя, масла, песка или грязи, сила сцепления между шинами и тротуаром снижается и следовательно, меньше статического трения и больше кинетического трения или трения скольжения.Это создает следующие проблемы для драйверов:
- Увеличено время и расстояние, необходимое для остановки вашего автомобиля. В этой ситуации вам нужно будет двигаться медленнее (безопасно — никогда не двигайтесь слишком медленно по сравнению с потоком трафика) и оставьте больше места, чтобы компенсировать меньшее статическое трение.
- Возможно, у вас не получится запустить и начать плавно, потому что ваши шины имеют большее трение скольжения, чем статическое трение. Вам нужно будет постепенно заводить и останавливать автомобиль, чтобы компенсировать меньшую тягу ваших колес.
- Возможно, вы не сможете хорошо контролировать свой автомобиль, особенно при повороте, потому что ваши колеса могут скользить в стороны вместо того, чтобы двигаться вперед.
Недокачанные шины
Когда шины недостаточно накачаны, статическое трение между шинами и дорогой будет больше. Повышенное трение приведет к большему нагреву между шинами и дорогой и может вызвать больший износ шин и, возможно, отслоение протектора шины или его взрывы.
Physics 101 Трение в шинах
Physics 101 Трение в шинахФизика 101
Как все работает
Трение автомобильных шин
от Jones & Childers, Contemporary College Physics, 3-е изд.
, 2001 г.
Как шины влияют на вашу безопасность, когда вы ведете машину по шоссе? Какие факторы помогают предотвратить занос и позволить управлять автомобилем при поворотах и остановках? Что значит трение тут причем?
Рисунок протектора резиновых шин играет важную роль в определении их трения или скольжения.
сопротивление.В сухих условиях на дорогах с твердым покрытием гладкая шина обеспечивает лучшее сцепление с дорогой, чем шина.
рифленый или узорчатый протектор, потому что имеется большая площадь контакта для развития
силы трения. По этой причине шины, используемые для автогонок на трассах в Дарлингтоне,
Индианаполис, Талладега и другие имеют гладкую поверхность без рисунка протектора. К сожалению,
гладкая шина развивает очень слабое сцепление во влажных условиях, потому что фрикционная шина
Механизм уменьшается за счет смазывающей пленки воды между шиной и дорогой.Узорчатый
В шине есть канавки или каналы, в которые может протискиваться вода, когда шина катится по
дорога, тем самым снова обеспечивая зону прямого контакта шины с дорогой.
Шина с рисунком
дает типичные коэффициенты трения в сухом и влажном состоянии около 0,7 и 0,4 соответственно. Эти
значения представляют собой компромисс между крайними значениями около 0,9 (сухой) и 0,1 (влажный)
получается с гладкой шиной.
Классическая теория трения должна быть изменена для шин из-за их структурной гибкости и растяжение резины протектора.Вместо того, чтобы зависеть исключительно от коэффициента трения на стыке шины с дорогой (что определяется характером дорожного покрытия и протектора резиновой смеси) максимальная тормозная способность также зависит от устойчивости протектора к разрыву под действием сил, возникающих при торможении.
Когда автомобиль резко затормаживается на сухой дороге, максимальная развиваемая сила трения может
быть больше, чем прочность протектора. В результате вместо простого скольжения шины
по дороге резина отрывается от протектора на стыке шины с дорогой.Несомненно, протектор
сопротивление разрыву — это сочетание прочности резины и канавок и прорезей
составляющих рисунок протектора.
Вес автомобиля неравномерно распределяется по площади контакта шины с дорогой, образуя участки высокого и низкого давления. (Это очень похоже на то, что вы чувствуете, когда наступаете на гальку, когда ходьба в обуви на тонкой подошве.) Устойчивость протектора к раздиранию увеличивается на участках более высокого давления, где протектор более сжат, что приводит к эффективному увеличению тяга.
Кроме того, в автомобильных шинах очень важен размер контактной поверхности, поскольку динамический, а не статический; то есть он изменяется по мере того, как шина катится. Максимальный коэффициент трения может возникнуть в любом месте в зоне контакта, так что чем больше площадь, тем больше вероятность максимальной тяги. Таким образом, при одинаковой нагрузке и на одной сухой поверхности более широкая шина имеет большую площадь контакта и развивает более высокое сцепление, что приводит к большему останавливающая способность.
В следующий раз, когда вам нужно будет купить шины, подумайте, в каком климате вы живете, в каком
дороги, по которой вы едете, и с какой скоростью вы едете.
Если вы живете в районе с хорошими дорогами с твердым покрытием,
шины с дополнительным протектором могут не понадобиться. Если вы едете по грязи или снегу, вам понадобится
протектор разработан для этих условий.
Назад к PHYS 101 На главную
Назад к физике Веб-страница отдела.
Вернуться в USC.
Последнее изменение: 02.06.02
Поддержкой занимается: rjones @ sc.edu
Коэффициенты трения и трения
Сила трения — это сила, прилагаемая поверхностью, когда объект движется по ней или делает усилие для перемещения по ней.
Сила трения может быть выражена как
F f = μ Н (1)
, где
F f = сила трения (Н, фунт)
статический (μ s ) или кинетический (μ k ) коэффициент трения
N = нормальная сила между поверхностями (Н, фунт)
Существует как минимум два типа сил трения
- кинетическая (скользящая) сила трения — когда объект движется
- Сила статического трения — когда объект пытается двигаться
Для объекта, тянущего или толкаемого по горизонтали, нормальная сила — Н — это просто сила тяжести — или вес:
N = F г
= ma г (2)
где
900 07 F г = сила тяжести — или вес (Н, фунт)м = масса объекта (кг, пули)
a г = ускорение свободного падения (9.
81 м / с 2 , 32 фут / с 2 ) Сила трения под действием силы тяжести (1) может с (2) быть изменена на
F f = мкм a г (3)
Расчет силы трения
м — масса (кг, снарядов )
a г — ускорение свободного падения (9,81 м / с 2 , 32 фут / с 2 )
μ — коэффициент трения
Коэффициенты трения для некоторых распространенных материалов и комбинаций материалов
| Материалы и комбинации материалов | Состояние поверхности | Коэффициент трения | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Статический — μ статический — | Кинетический (скольжение) — μ скольжение — | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Алюминий | Алюминий | Чистый и сухой | 1. 05 — 1,35 | 1,4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Алюминий | Алюминий | Смазанный и жирный | 0,3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Алюминий-бронза | Сталь | Чистый и сухой | 0,45 | Алюминий Сталь | Чистая и сухая | 0,61 | 0,47 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Алюминий | Снег | Мокрая 0 o C | 0.4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Алюминий | Снег | Сухой 0 o C | 0,35 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тормозной материал 2) | Чугун | Чистый и сухой | 0,4 | Чугун (влажный) | Чистый и сухой | 0,2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Латунь | Сталь | Чистый и сухой | 0.51 | 0,44 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Латунь | Сталь | Смазанная и жирная | 0,19 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Латунь | Сталь | Касторовое масло | 0,11 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Чистый чугун | Латунь | Сухой0,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Латунь | Лед | Чистый 0 o C | 0,02 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Латунь | Ice | Чистый -80 o C | 0. 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кирпич | Дерево | Чистая и сухая | 0,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Бронза | Сталь | Смазанная и жирная | 0,16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Бронза | Чистый чугун | Чистый чугун | 0,22 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Бронза — спеченная | Сталь | Смазанная и жирная | 0,13 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кадмий | Кадмий | Чистая и сухая | 0.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кадмий | Кадмий | Смазка и жирность | 0,05 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кадмий | Хром | Чистая и сухая | 0,41 | 1 Асфальт | Clean and Dry | 0,72 | Автомобильная шина | Grass | Clean and Dry | 0,35 | Углерод (твердый) | Carbon | Clean and Dry | 0.16 | Углерод (твердый) | Углерод | Смазанный и жирный | 0,12 — 0,14 | Углерод | Смазка и жирная | 0,11 — 0,14 | Хром | Хром | Чистая и сухая | 0,41 | Хром | Хром | 0 Смазка | Смазка | 34 | Медно-свинцовый сплав | Сталь | Чистый и сухой | 0,22 | Медь | Медь | Чистый и сухой | 1,6 | Медь | со смазкой и жирный | 0,08 | Медь | Чугун | Чистый и сухой | 1,05 | 0,29 | Медь | Мягкая сталь | Чистый и сухой | 0. |  53 0,36 | Медь | Низкоуглеродистая сталь | Смазанная и жирная | 0,18 | Медь | Мягкая сталь | Олеиновая кислота | 0,18 | 4 Хлопок | Хлопок | Нитки | 0,3 | Diamond | Diamond | Clean and Dry | 0.1 | Алмазный | Алмазный | Смазанный и жирный | 0,05 — 0,1 | Алмазный | Металлы | Чистый и сухой | 0,1 — 0,15 | Алмазный | Металл | Смазанный и жирный | 0,1 | Гранат | Сталь | Чистый и сухой | 0,39 | Стекло | Стекло | Чистое и сухое | 0.9 — 1,0 | 0,4 | Стекло | Стекло | Смазанное и жирное | 0,1 — 0,6 | 0,09 — 0,12 | Стекло | Металл | Чистое и сухое | 0,5 — 0,7 | Стекло | Металл | Смазанное и жирное | 0,2 — 0,3 | Стекло | Никель | Чистое и сухое | 0. | 78 Стекло | Никель | Смазанный и жирный | 0,56 | Графит | Сталь | Чистый и сухой | 0,1 | Смазанный | Графитовый | Смазанный | Графитовый | 0,1 | Графит | Графит (в вакууме) | Чистый и сухой | 0,5 — 0,8 | Графит | Графит | Чистый и сухой | 0.1 | Графит | Графит | Смазанный и жирный | 0,1 | Пеньковый канат | Древесина | Чистая и сухая | 0,5 | Подковообразная чистка | Подкова | 0,68 | Подкова | Бетон | Чистый и сухой | 0,58 | Лед | Лед | Чистый 0 o C | 0.1 | 0,02 | Ice | Ice | Clean -12 o C | 0,3 | 0,035 | Ice | Ice | Clean -80 o C | 0,09 | 9 Ice | Wood | Clean and Dry | 0,05 | Ice | Steel | Clean and Dry | 0,03 | Iron | Iron | Clean and Dry . |  0 Железо | Железо | Смазанное и жирное | 0,15 — 0,20 | Свинец | Чугун | Чистый и сухой | 0,43 | Oak Parallel11 | Кожа | в зерно 0,61 | 0,52 | Кожа | Металл | Чистая и сухая | 0,4 | Кожа | Металл | Смазанная и жирная | 0.2 | Кожа | Дерево | Чистая и сухая | 0,3 — 0,4 | Кожа | Чистый металл | Чистая и сухая | 0,6 | Кожа | Чугун | Чистое и сухое | 0,6 | 0,56 | Кожаное волокно | Чугун | Чистое и сухое | 0,31 | Кожаное волокно | Алюминий | Чистое и сухое | 0.30 | Магний | Магний | Чистый и сухой | 0,6 | Магний | Магний | Смазанный и жирный | 0,08 | Магний | Чистый и сухой | 0,42 | Магний | Чугун | Чистая и сухая | 0,25 | Кладка | Кирпич | Чистая и сухая | 0. |  6 — 0,7 Слюда | Слюда | Свежие сколы | 1,0 | Никель | Никель | Чистая и сухая | 0,7 — 1,1 | 0,53 | |
1 C Greasy 0,34 Кадмий Мягкая сталь Чистый и сухой 0,46 Чугун Чугун Чистый и сухой 1.1 0,15 Чугун Чугун Чистый и сухой 0,15 Чугун Чугун Смазанный и жирный 0,07 Чугун Дуб Чистый и сухой 0,49 Чугун Дуб Смазанный и жирный 0,075 Чугун Мягкая сталь Чистый и сухой 0. 4 Чугун Низкоуглеродистая сталь Чистая и сухая 0,23 Чугун Мягкая сталь Смазка 0,21 0,133
4 624 0,03 Бумага Чугун Чистый и сухой 0,20 Фосфорно-бронзовый Сталь Чистый и сухой 0.35 Platinum Platinum Clean and Dry 1,2 Platinum Platinum Смазка и смазка 0,25 Plexiglas Plexiglas 0,8 Оргстекло Оргстекло Смазанное и жирное 0,8 Оргстекло Сталь Чистое и сухое 0.4 — 0,5 Оргстекло Сталь Смазанное и жирное 0,4 — 0,5 Полистирол Полистирол Чистый и сухой 0,5 Полистирол Смазанный и жирный 0,5 Полистирол Сталь Чистый и сухой 0,3 — 0,35 Полистирол Сталь Смазанный и жирный 0. 3 — 0,35 Полиэтилен Полиэтилен Чистый и сухой 0,2 Полиэтилен Сталь Чистый и сухой 0,2 Сталь со смазкой 9 Полиэтилен 3 со смазкой Жирный 0,2 Резина Резина Чистая и сухая 1,16 Резина Картон Чистая и сухая 0.5 — 0,8 Резина Сухой асфальт Чистый и сухой 0,9 0,5 — 0,8 Резина Мокрый асфальт Чистый и сухой 0,25 — 0,75 3
3 — 0,35
2
18
32
2 — 0,4между поверхностями происходит относительное движение.
Примечание! Обычно считается, что статические коэффициенты трения выше, чем динамические или кинетические значения.Это очень упрощенное заявление, которое вводит в заблуждение для тормозных материалов.
Для многих тормозных материалов указанный динамический коэффициент трения является «средним» значением, когда материал подвергается воздействию диапазона скоростей скольжения, поверхностного давления и, что наиболее важно, рабочих температур. Если статическая ситуация рассматривается при том же давлении, но при температуре окружающей среды, то статический коэффициент трения часто значительно МЕНЬШЕ, чем среднее приведенное динамическое значение. Оно может составлять всего 40–50% от котируемого динамического значения.
Кинетические (скольжение) по сравнению со статическими коэффициентами трения
Кинетические или скользящие коэффициенты трения используются для относительного движения между объектами. Коэффициенты статического трения используются для объектов без относительного движения. Обратите внимание, что статические коэффициенты несколько выше, чем кинетические или скользящие коэффициенты. Для начала движения требуется больше силы.
Пример: сила трения
Деревянный ящик весом 100 фунтов толкается по бетонному полу.
Коэффициент трения между предметом и поверхностью составляет 0,62 . Сила трения может быть рассчитана как
F f = 0,62 (100 фунтов)
= 62 (фунт)
Пример — Автомобиль, торможение, сила трения и требуемое расстояние до остановки
Автомобиль массой 2000 кг движется со скоростью 100 км / ч по мокрой дороге с коэффициентом трения 0,2 .
Примечание! — Работа трения, необходимая для остановки автомобиля, равна кинетической энергии автомобиля.
Кинетическая энергия автомобиля
E кинетическая = 1/2 мВ 2 (4)
, где
E кинетическая = кинетическая энергия движущегося автомобиля (Дж)
m = масса (кг)
v = скорость (м / с)
E кинетическая = 1/2 (2000 кг) ((100 км / ч) (1000 м / км) / (3600 с / ч)) 2
= 771605 Дж
Работу (энергию) трения для остановки автомобиля можно выразить как
Вт трение = F f d (5)
где
W трение = работа трения для остановки автомобиля (Дж)
F f = сила трения (Н) 9 64 d = торможение (остановка) расстояние (м) Поскольку кинетическая энергия автомобиля преобразуется в энергию трения (работу), мы имеем выражение E кинетическая = W трение (6) Силу трения F f можно рассчитать по формуле (3) F f = мкг = 0. = 3924 N Расстояние остановки для автомобиля можно рассчитать, изменив (5) на d = W трение / F f = (771605 Дж) / (3924 Н) = 197 м Примечание! — поскольку масса автомобиля присутствует с обеих сторон ур.6 отменяется. Расстояние остановки не зависит от массы автомобиля. Обычно сталь на стали без покрытия коэффициент трения статического действия 0,8 падает до 0,4 при начале скольжения — и сталь на стали со смазкой статическое коэффициент трения 0,16 падает до 0,04, когда начинается скольжение. Мы все замедляем наши автомобили, когда это необходимо, с помощью тормозов. Не только транспортные средства, любой объект, движущийся по поверхности другого объекта, замедляется и останавливается без воздействия на него какой-либо внешней силы из-за «трения». Прежде чем перейти к типам трения, давайте узнаем о трении. По законам физики ни один объект в мире не может быть без трения. Силы и движение объекта. Трение — это сила, противодействующая движению двух контактирующих поверхностей. 1.Трение зависит от твердости или шероховатости контактирующих поверхностей. Трение жидкости зависит от вязкости (толщины) жидкости. 2. Трение прямо пропорционально нормальной силе, прижимающей силы контакта вместе. 3. Трение не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. 4. В случае скольжения трение уменьшается при очень высоких относительных скоростях. Однако в случае жидкостного трения трение увеличивается с увеличением относительной скорости движения. Чтобы остановить движение объекта, на него должна действовать сила в противоположном направлении движения. Сила, препятствующая движению объекта, называется силой трения. Посмотрите на схему. Сначала блок находится в состоянии покоя, затем толкающая сила удерживает блок в движении. Когда блок скользит по поверхности, сила трения действует на него в противоположном направлении. Единицей трения является Ньютон, поскольку силы измеряются в Ньютонах. трения, как правило, зависит от массы объекта и природы поверхности между подвижным объектом и опорной поверхностью. Различные типы движения объекта вызывают разные типы трения. Как правило, существует 4 типа трения. Это трение покоя, трение скольжения, трение качения и трение жидкости. В следующих разделах мы исследуем эти силы и их применение. Статическое трение существует между неподвижным объектом и поверхностью, на которой он опирается. Он предотвращает перемещение объекта по поверхности. Пример: статическое трение предотвращает падение такого предмета, как книга, со стола, даже если стол слегка наклонен. Это помогает нам поднять предмет, не выскользнув из пальцев. Когда мы хотим сначала переместить объект, мы должны преодолеть статическое трение, действующее между объектом и поверхностью, на которой объект покоится. Трение скольжения возникает между объектами, когда они скользят друг относительно друга. Когда действует трение скольжения, должна существовать другая сила, чтобы тело двигалось. Пример: Когда человек толкает объект по шероховатой поверхности, действующая сила называется «трением скольжения». Трение качения — это сила сопротивления, которая замедляет движение катящегося шарика или колеса. Его еще называют сопротивлением качению. Когда к неподвижному колесу прилагается сила или крутящий момент, возникает небольшая статическая сила трения качения, сдерживающая качение. Примеры: Он замедляет качение шара по поверхности и замедляет движение шины по поверхности. Подобно трению скольжения здесь также требуется другая сила, чтобы удерживать объект в движении, в случае педалирования велосипеда велосипедист обеспечивает силу, необходимую для движения велосипеда. Здесь, на Земле, мы склонны воспринимать сопротивление воздуха (также известное как «сопротивление») как должное. Мы просто предполагаем, что когда мы бросаем мяч, запускаем самолет, спускаемся с орбиты космического корабля или запускаем пулю из пушки, то ее движение через нашу атмосферу естественным образом замедлит ее. Но в чем причина этого? Каким образом воздух может замедлить объект, находится ли он в свободном падении или в полете?
Воздушное трение испытывают предметы, движущиеся на открытом воздухе. Пример: он замедляет движение самолета, летящего в воздухе, здесь двигатель самолета помогает самолету преодолеть трение жидкости и двигаться вперед. % PDF-1.3
%
6103 0 объект
>
endobj
xref
6103 109
0000000016 00000 н.
0000002536 00000 н.
0000002896 00000 н.
0000002954 00000 н.
0000003014 00000 н.
0000003090 00000 н.
0000003171 00000 п.
0000003228 00000 н.
0000006536 00000 н.
0000007884 00000 н.
0000007939 00000 п.
0000007982 00000 п.
0000008037 00000 н.
0000008276 00000 н.
0000008331 00000 п.
0000008385 00000 н.
0000008440 00000 н.
0000009056 00000 н.
0000009631 00000 н.
0000010460 00000 п.
2 (2000 кг) (9,81 м / с 2 )
«Законы трения»
Сухие поверхности без смазки
Смазанные поверхности
Типы трения — Wikiversity
Знаете ли вы, почему автомобиль тормозит при торможении? Трение
Силы на движущийся объект Законы трения
Типы трения
Статическое трение
Трение скольжения
Трение качения
Однако именно сопротивление статического трения скольжения действительно заставляет колесо начать качение. Трение качения препятствует движению объекта, катящегося по поверхности, то есть замедляет движение объекта, катящегося по поверхности. Трение жидкости
Между объектом и воздухом, в котором он движется, действует трение воздуха. Его еще называют перетаскиванием. Эта сила зависит от формы объекта, материала, скорости, с которой он движется, и вязкости жидкости. Вязкость — это мера сопротивления воздуха потоку, и она отличается от одной плотности от другой.
0000010515 00000 п.
0000010546 00000 п.
0000010772 00000 п.
0000010827 00000 п.
0000010882 00000 п.
0000011114 00000 п.
0000011167 00000 п.
0000011222 00000 п.
0000011245 00000 п.
0000012274 00000 п.
0000012298 00000 н.
0000013809 00000 п.
0000013833 00000 п.
0000015145 00000 п.
0000015169 00000 п.
0000016566 00000 п.
0000016590 00000 н.
0000017983 00000 п.
0000018007 00000 п.
0000019322 00000 п.
0000019346 00000 п.
0000020723 00000 п.
0000020747 00000 п.
0000039080 00000 п.
0000066186 00000 п.
0000089538 00000 п.
00000 00000 п.
00000 0000108410 00000 п.
0000109958 00000 н.
0000111644 00000 н.
0000113592 00000 н.
0000115702 00000 н.
0000117980 00000 н.
0000120462 00000 н.
0000123259 00000 н.
0000126266 00000 н.
0000129487 00000 н.
0000132921 00000 н.
0000136254 00000 н.
0000139443 00000 н.
0000142549 00000 н.
0000145675 00000 н.
0000148689 00000 н.
0000151486 00000 н.
0000154204 00000 н.
0000156788 00000 н.
0000159285 00000 н.
0000161617 00000 н.
0000163806 00000 н.
0000165930 00000 н.
0000167949 00000 н.
0000169825 00000 н.
0000171596 00000 н.
0000173236 00000 н.
0000174775 00000 н.
0000176214 00000 н.
0000177544 00000 н.
0000178762 00000 н.
0000179339 00000 н.
0000179686 00000 н.
0000180219 00000 н.
0000180706 00000 н.
0000181257 00000 н.
0000181870 00000 н.
0000182467 00000 н.
0000182957 00000 н.
0000003330 00000 н.
0000006512 00000 н.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF
6104 0 объект
>
/ StructTreeRoot 5841 0 R
/ PieceInfo> >>
/ LastModified (D: 200201141)
/ PageLabels 6081 0 R
>>
endobj
6105 0 объект
>
endobj
6106 0 объект
[
6107 0 руб.