Сила трения качения
Сила трения качения — это сила, препятствующая движению колеса, цилиндра или шара по поверхности. Она возникает из-за деформации соприкасающихся тел и действует против направления качения.
Для возникновения сопротивления тело должно катиться по поверхности, а материалы или поверхность должны хотя бы немного деформироваться. При идеальной абсолютно твёрдой поверхности сопротивления качению не было бы. На практике оно тем больше, чем мягче и сильнее деформируются соприкасающиеся тела.
Здесь \(N\) — сила реакции опоры, \(R\) — радиус катящегося тела, а \(\mu_{\text{к}}\) — коэффициент трения качения. При горизонтальном движении без вертикального ускорения \(N=mg\), поэтому \(F_{\text{к}}=\frac{\mu_{\text{к}}mg}{R}\). Из формулы видно: при одинаковых условиях колесо большего радиуса катится легче.
Тележку с большими колёсами перемещать легче, чем такую же тележку с маленькими колёсами: при большем радиусе \(R\) сила сопротивления качению меньше. Именно поэтому колёса заменяют скольжение качением.
Сила трения качения не равна силе трения скольжения. При качении сопротивление обычно значительно меньше. Также не следует автоматически считать, что точка контакта скользит: при качении без проскальзывания её мгновенная скорость относительно опоры равна нулю.
Как изменится сила трения качения, если радиус колеса увеличить в 2 раза, сохранив остальные условия?
Главное
- Сила трения качения сопротивляется движению катящегося тела и возникает из-за деформации тел в области контакта.
- \(F_{\text{к}}=\frac{\mu_{\text{к}}N}{R}\); при увеличении радиуса колеса сопротивление качению уменьшается.
- Сопротивление качению обычно меньше сопротивления трения покоя при срыве тела и трения скольжения.