Súrlódás számolása illetve elmagyarázná nekem valaki, példát is ha lehet?

Coulomb-súrlódásról beszélünk most. Tekintsünk egy vízszintes lapon nyugvó testet, pl. van az sztalodon egy könyv, lapjára fektetve.

Tegyük fel, hogy helyszükséglet okán arrébb szeretnénk tolni. A tolási folyamat közben érezzük kezünkkel, hogy erőt kell kifejtenünk, ahhoz hogy a test arréb menjen.

Okos fizikusaink sok kísérletet végeztek arra vonatkozóan, hogy vajon ez az erő mekkora. Arra a következtetésre jutottak, hogy a tolóerő egyenes arányban áll a test súlyával.

Vagyis a kifejtendő tolóerőt, amit mozgási súrlódási erőnek nevezünk úgy kaphatjuk meg, hogy a test súlyát egy alkalmas szorzóval megszorozzuk.

Azonnal kérdésként vetődik fel, na és mi ez a szorzó?

Fizikusaink azt is megállapították, hogy nem mindegy pl. mennyire érdes egy felület.

Ha a példánkban említett könyvünket tekintjük, könnyen belátható, hogy az asztallapon lévő könyv eltolása jóval könnyebben megy, mint ha pl. az egy alé rakott csiszolóvászonon lenne.

Ebből rögtön következik a válasz is, az alkalmas szorzótényező a felületminőségre jellemző.

Ezt úgy hívjuk, hogy mozgási súrlódási tényező, és mű-vel jelölik, vagyis arra jutottunk, hogy a mozgási súrlódási erő:

Fs=mű*G,

ahol G a test súlyát jelenti.

Vizsgálódásaink során azt is tapasztalhatjuk, hogy mikor megindítjuk egy test mozgását, pl. szeretnénk egy asztalt arrébb húzni, akkor megindításkor nagyobb erőt kell kifejtenünk, mint a mozgás során.

Vagyis rögtön levonjuk azt a következtetést, hogy a testek "letapadnak" az adott felületre. (Ennek persze megvan a saját mikro-ill. makroszkópikus háttere, azonban most csak a gyakorlati tapasztalatokra szorítkozunk).

Mivel a megíndításhoz adott test esetén nagyobb erő szükséges, mint a mozgásban tartáshoz, ezért be kell vezetnünk egy másik szorzó faktort is, amit mű_0-val szoktak jelölni, és tapadási surlódási tényezőnek nevezzük, vagyis a megindításhoz

Ft=mű_0*G

erőt kell kifejtenünk.

Amikor a megindulás bekövetkezett, akkor az erő viszonylag rövid idő alatt (bizonyos átmenettel persze, de ez külön fejezete a tribológiának, most nem tárgyaljuk) letörik a súrlódási erő értékére.

Amit eddig tárgyaltunk, azt úgy hívják, hogy Coulomb-féle súrlódási modell.

Persze felvetődhet kérdésként, mire jó mindez, miért tanuljuk. Gondoljunk bármilyen gépre, berendezésre, a súrlódás mindig jelen lesz. Nem tudjuk kiküszöbölni. A mechanikai veszteségek ennek következménye.

Megjegyzések:

1. A Columb-súrlódási modell általánosítható olyan esetekre, amikor nem súllyal számolunk. Általánosságban elmondhatjuk, ha a két felületet merőlegesen összeszorító erő N, akkor G-helyére ezt az N-et írjuk.

Nyílván ha súlyról beszélünk, akkor a G súly egyben az összeszorító erő is, feltéve, hogy a tekintett felületek merőlkegesek a gravitációs térerősség vektorra.

2. A Coulomb-féle súrlódási modell csak egy a sok közül. Nyílván nem teljesen pontos, vannak olyan speciális körülmények, amikor ezt a tárgyalásmódot kidobhatjuk a kukába.

3. A súrlódási tényezők értéke mindig nagyobb zérusnál, tehát értéke lehet pl. 0.1; 0.5; 0.9, de akár 8800 is.

Felső korláta nincs, alsó korlát a nulla. A valóságban viszont sosem nulla. Viszont ha egy rendszer vizsgálatánál más erők hatása lényegesebb sokkal, akkor a súrlódást elhanyagolhatjuk, és akkor értéke 0.

4. Érdemes észrevenni, hogy a Coulomb-modell esetén pusztán két paramétertől függöt a súrlódás (anyagi minőségtől és súlytól).

Vagyis minden más tényező, pl. sebesség, hőmérséklet hatása elhanyagolásra kerül, azaz ebben a modellben nem vesszük figyelembe.

Például 20 kN teher vontatásakor 0,3-as mozgási és 0,5-ös nyugvási surlódási tényező mellett a megindítóerő 10 kN, majd megindítás után ez letörik 6 kN-ra, függetlenül attól, hogy ez télen -30°C-ban, vagy nyáron +40°C-ban történt.

Na röviden ennyit a súrlódásról dióhéjban, remélem így már minden világos.