Новая более совершенная теория

Posted on Сентябрь 27th, 2009

Молекулярно-механическая теория трения была предложена советским ученым Крагельским. По Крагельскому, трение представляет совокупность двух сопротивлений, из которых одно обусловлено механическим и другое — молекулярным взаимодействием трущихся поверхностей.

Две поверхности могут соприкасаться не по всей видимой площади, а лишь в немногих микроскопических областях. В совокупности они образуют фактическую площадь касания, составляющую ничтожную часть от видимой площади. На ней-то и происходят явления сухого трения. Поверхности молекулярно взаимодействуют на фактической площади. Это взаимодействие влечет за собой механическую деформацию значительной массы материала, прилегающего к поверхности Молекулярное взаимодействие характеризуется поверхностными свойствами материалов.

Трудами наших ученых молекулярно-механическая теория сухого трения доведена до такого уровня, что она способна объяснить многие явления, возникающие при скольжении и перекатывании трущихся поверхностей. Она может во многих случаях предсказать поведение трущихся поверхностей в тех или иных условиях.

Посредством этой теории Крагельский объяснил загадочное появление «скачков» при трений. Урасбаев разработал динамику ременных передач, пользуясь понятием предварительного смешения, заимствованным из теории сухого трения. Автор этой статьи исследовал влияние на трение продолжительности неподвижного контакта, также пользуясь основными закономерностями этой теорий.

Для техники важно уметь заранее предсказывать изменение коэффициента трения для разных условий у трущихся пар. Это даст возможность рассчитывать и контролировать узлы механизмов и машин, в которых сухое трение является основным. Такие узлы, как указывалось выше, встречаются в очень важных отраслях техники.

Метки: встречаются, друг, значительной, передач, поведение, при, это

Filed under: поле | No Comments »

Действие магнитного поля С на магнитвые стрелки

Posted on Сентябрь 20th, 2009

Такое движение стрелок объясняется тем, что их магнитные поля взаимодействуют с полем движущегося магнита. Это взаимодействие заставляет каждую стрелку поворачиваться южным (белым) полюсом в сторону северного полюса магнита. Взаимодействие это тем сильнее, чем меньше расстояние между магнитными массами, т. е. чем глубже их поля проникают друг в друга. Очевидно, что на такое поворачивание магнитных стрелок приходится затрачивать некоторую работу, т. е. магнитный полюс может двигаться лишь с некоторым сопротивлением.
Проведем следующую грубую аналогию. Каждая молекула одной скользящей поверхности является, так сказать, движущимся "магнитом", который, перемещаясь среди «молекул-стрелок» другой поверхности, вносит «возмущение» в их движение. Конечно, надо иметь в виду, что поля молекул значительно сложнее простого магнитного поля. Взаимодействие молекул трущихся поверхностей, а следовательно, и работа, затрачиваемая на их «возмущение», будет тем больше, чем ближе друг к другу расположены поверхности. Поверхности менее шероховатые можно привести в более тесный контакт. Отсюда следует, что чем глаже поверхности, тем больше трение.

Опыт со слюдой также легко объяснить молекулярной гипотезой. Молекулярное силовое поле любой чистой поверхности жадно схватывает и удерживает в виде тончайшей пленки посторонние вещества. Такая пленка насыщает поле, в результате чего силовая интенсивность его уменьшается в миллионы раз. Поэтому чистые слюдяные пластинки, соприкасаясь, тотчас «схватывают» друг друга. Достаточно провести по одной из них ладонью, чтобы насытить поле тончайшей пленкой жира, влаги и микроскопическими твердыми частицами.

Как видим, молекулярная гипотеза значительно совершеннее механической. Однако и она не в состоянии ответить на такие, например, вопросы: почему, когда поверхности грубо обработаны, трение возрастает с увеличением шероховатости? Почему с возрастанием скорости коэффициент трения сначала увеличивается и лишь потом начинает убывать? Остаются невыясненными и многие другие важные для развития техники вопросы.

Метки: друг, надо, простого, силовое, такая, чистой, это

Filed under: поле | No Comments »

Схема взаимодействия молекулярных нолей

Posted on Сентябрь 13th, 2009

Можно привести еще один опыт, который не укладывается в рамки механических воззрений на трение. Известно, что пластинка слюды состоит из тонких листков. Расщепив такую пластинку на две и не касаясь поверхностей, по которым произошло расщепление, сложим их снова вместе. Мы тотчас убедимся, что, несмотря на большую гладкость поверхностей, их трудно не только двигать друг по другу, но даже и оторвать одну от другой. Их трение колоссально. Разъединив пластинку, проведем по одной из них чистой и сухой ладонью и сложим, как вначале. Несмотря на то, что механический характер поверхности от этого не изменился, они уже не «прилипнут» друг к другу и будут легко скользить одна по другой. Трение их уменьшится во много раз.

Посмотрим теперь, к каким выводам приводит молекулярная гипотеза. Поверхность, как и все тело, состоит из молекул. В непосредственной близости от нее действуют молекулярные силы, т. е. имеется молекулярное силовое поле. При достаточно тесном сближении двух поверхностей их поля сойдутся и с большой силой притянут их друг к другу. Как установил член-корреспондент Академии Наук Дерягин, за счет такого притяжения возникает большое трение.

Исследования, предпринятые автором этой статьи, показали, что трение возникает не только из-за дополнительного давления от взаимного притяжения молекул, но и потому, что силовое поле каждой поверхности имеет прерывистое строение. При движении одного прерывистого поля в другом затрачивается работа, которая потом превращается в теплоту.

Это явление можно грубо, но зато наглядно иллюстрировать следующим образом. Установим на остриях несколько магнитных стрелок в два ряда.

Метки: друг, поверхность, расщепив, силой, тело, установим, чистой

Filed under: трение | No Comments »

Схема зацепления трущихся поверхностей

Posted on Сентябрь 6th, 2009

Дальнейшее развитие науки показало, что как механическая, так и молекулярная гипотезы способны порознь объяснить лишь некоторые факты, связанные с трением. При этом то, что хорошо объяснимо посредством одной из них, не укладывается в рамки другой.

Если стать на наивную точку зрения о механическом зацеплении неровностей, то можно вывести ряд следствий, как будто хорошо согласующихся со здравым смыслом и повседневным опытом. Чем глубже выступы одной шероховатой поверхности внедрятся во впадины другой, тем труднее двигать одно тело по другому, так как движению будет препятствовать сопротивление зацепившихся выступов. Коэффициент трения должен зависеть от величины шероховатости, давления на поверхность, скорости скольжения и, наконец, от механических свойств материалов, т. е. от того, насколько выступы поддаются деформированию и разрушению. Отсюда следует, что чем шероховатее поверхности, тем больше трение. Как показывают более детальные исследования, с увеличением давления коэффициент трения должен слегка возрастать. Согласно механической гипотезе, при скольжении выступы ударяются друг о друга и легче разрушаются при большой скорости скольжения, чем при малой. Поэтому коэффициент трения с увеличением скорости уменьшится.

Тщательно проведенные лабораторные опыты показывают, что все это не вполне верно. Когда поверхности обработаны грубо, то с увеличением шероховатости трение действительно возрастает за счет зацепления. Но, с другой стороны, если поверхности гладки, т. е. их шероховатость уменьшена, трение не уменьшается, а, наоборот, возрастает. Если поверхности очень гладки, то трение колоссально. Далее, опыт показывает, что коэффициент трения с увеличением давления либо уменьшается, - либо сначала возрастает, а затем уменьшается. Примерно так же он ведет себя и при увеличении скорости скольжения. Это не согласуется с механической гипотезой трения.

Метки: друг, механическом, наоборот, насколько, скольжения, тело, точку

Filed under: трение | No Comments »