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 »

Отношение силы трения к давлению

Posted on Август 30th, 2009

Наряду с этим общеизвестным законом существо Бали также ошибочные положения, например, что сила трения не зависит от площади касания трущихся тел.

Дальнейшее развитие науки советскими учеными показало, что имевшиеся теории несостоятельны я неприменимы в тех тонких расчетах, которые требуются нашей передовой техникой. Взамен их нужно было найти другие, более точно отвечающие действительности. Такая задача могла быть решена только посредством развития физической теории сухого трения. По этому пути и стала развиваться наша наука о сухом трении. Достижения советских ученых, приобревшие мировое признание, уже нашли практическое приложение в технике и с каждым днем все больше внедряются в производство. Чтобы понять эти достижения, остановимся предварительно на двух ранних гипотезах трения, которые появились в начале XVIII в почти одновременно.

Первая — механическая гипотеза трения сводилась к следующему. Всякая материальная поверхность всегда шероховата, даже в том случае, когда невооруженный глаз не замечает на ней никаких неровностей. При соприкосновении таких поверхностей выступы одной из них проникают во впадины другой. Поэтому возникает зацепление, которым и обусловлено сопротивление при скольжений тел.

Почти одновременно с этими наивными: механическими представлениями была высказана гениальная догадка, что трение — результат молекулярного взаимодействия тел. Эта молекулярная гипотеза, значительно более тонкая, расценивает трение как результат молекулярного, прерывистого строения материи. Ей суждено было явиться на свет из архива более чем через сто лет после ее возникновения.

Метки: больше, было, имевшиеся, основе, почти, техникой, ученых

Filed under: трение | No Comments »

Коэффициент трения

Posted on Август 23rd, 2009

Во всех этих случаях, а также в огромном числе других сухое трение неизбежно. Поэтому необходимо сделать трущиеся поверхности такими, чтобы они могли работать без смазки — насухо и с возможно малым трением (антифрикционные поверхности). Этим и объясняется то упорство, с которым исследователи стремятся проникнуть в тайну сухого трения.
Укажем попутно на простой и изящный способ избавиться от сухого трения, предложенный гениальным русским ученым Николаем Егоровичем Жуковским. Если твердое тело, имеющее круглое отверстие, надеть этим отверстием на цилиндрическую горизонтальную ось, то оно может качаться вокруг этой оси, как маятник (физический маятник). Эти качания будут затухать вследствие трения на оси Однако, если заставить ось такого маятника вращаться с достаточно большой скоростью, то трение как бы исчезнет; мы получим идеальный маятник без трения. Этот способ Жуковского можно применить и в другом случае. Если натянуть ряд параллельных нитей и затем двигать их вдоль самих себя так, чтобы четные и нечетные двигались в противоположные стороны, то тело, положенное на такое нитяное полотно, может скользить так, как если бы трение отсутствовало. Это странное явление (эффект Жуковского) объясняется тем, что сила трения всегда направлена противоположно относительной скорости. В данном случае относительные скорости нитей направлены противоположно, и это приводит к уравновешиванию сил трения. Эффект Жуковского можно использовать для наглядного показа закона инерции.
Все важнейшие результаты в области сухого трения получены советскими учеными. Теория прошлых лет была весьма слабо развита. Немногие сведения, известные в этой области, сводились, по существу, лишь к закону Амонтона, который, не вскрывая физической сущности трения, устанавливает приближенную зависимость силы трения от нормального давления: сила трения равна коэффициенту трения, умноженному на давление.

Метки: горизонтальную, достаточно, который, лишь, относительные, развита, чтобы

Filed under: трение | No Comments »

Фрикцио — по-латыки трение

Posted on Август 16th, 2009

Ученые уже несколько столетий настойчиво исследуют трение, пытаясь выяснить его физическую сущность. В одних случаях трение является фактором положительным, как, например, при торможении машин, в других — оно явно нежелательно, например, в опорах вращающихся осей и валов. Поэтому в одних случаях трение приходится усиливать, в других — неустанно бороться с ним, а это возможно лишь на основе точного знания физической природы этого явления и его законов.

Среди различных видов трения особый практический интерес представляет то, которое принято называть сухим. Сухое трение возникает при скольжении сухих и чистых поверхностей друг по другу. Это настолько сложный и запутанный процесс, что ученые еще только подходят к пониманию его физической природы.

Сухое трение встречается в технике, когда трущиеся поверхности не смазываются потому, что не требуется уменьшать трение (например, в тормозах), либо когда смазка хотя и очень желательна, но невозможна. Например, при производстве жидкого кислорода подшипники холодильных устройств, обычно охлаждены до — 200° Ц. При такой низкой температуре любое смазочное масло немедленно замерзает и превращается в хрупкое твердое вещество Применение масла затруднительно и в тех случаях, когда подшипники нагреваются до высокой температуры, например, в конвейерах печей. Бывает, что и при обычной температуре невозможно смазывать трущиеся части машин (например, гусеницы танков и тракторов).

Метки: лишь, основе, превращается, применение, сущность, тем, части

Filed under: трение | No Comments »

Сухое трение и его роль в технике

Posted on Август 9th, 2009

Едва ли найдется в природе и технике явление, столь распространенное и так слабо изученное, как трение. Трение — это сопротивление, которое возникает при взаимном перемещении соприкасающихся тел. Этот термин был введен в русскую науку нашим великим ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым. Только трение удерживает предметы на своих местах и создает условия, к которым приспособилось все живое. Строить сооружения, прокладывать железные дороги, перемещаться с одного места на другое можно лишь потому, что существует трение. Особенную роль играет трение в технике на всех этапах ее развития. Даже в те времена, когда люди еще не имели представления о законах трения, уже применялись приспособления, которые теперь называют фрикционными и антифрикционными: тормоза, катки, колеса, подшипники и другие несложные механизмы. В XII в. на Руси талантливые техники-самоучки придумывали остроумнейшие подвесы для мельничных жерновов, снижающие трение в несколько раз Эти изобретения явились результатом практического опыта многих поколений. Они на сотни лет пережили своих изобретателей и поныне не утратили своего значения. Измененные и усовершенствованные, они широко применяются в современной технике.

На заре развития науки о трении практика часто опережала теорию. Так, при сооружении памятника Петру I нужно было доставить гранитную глыбу из деревушки, находившейся в 20 км от места установки памятника. Колоссальное трение скольжения не давало возможности перетаскивать глыбу волоком, так как для этого требовалось очень большое движущее усилие, не осуществимое известными в то время техническими средствами. Необходимо было значительно уменьшить трение без применения смазки. За решение этой сложнейшей по тому времени технической проблемы взялся русский техник Карбюра. Он применил деревянные желоба в виде двугранных углов и доставил глыбу, весившую сотни тонн, перекатывая ее по этим желобам на металлических шарах.

Метки: время, для, колоссальное, перемещении, поныне, русскую, скольжения

Filed under: трение | No Comments »