Какие факторы определяют коэффициент трения?

Классический вопрос, сложнее, чем кажется! Я думаю, что хитрость в том, чтобы понять, что не определяет коэффициент трения.

(1) Вес объекта не определяет коэффициент трения. Вы можете видеть, что он входит в уравнение отдельно.

(2) Размер объекта не определяет коэффициент трения! Если я сдвину по столу куб и другой куб того же веса, но вдвое большего размера, сила трения не изменится.

Здесь следует сделать вывод, что никакие макроскопические свойства объекта не влияют на коэффициент трения. Это полностью о картине микроскопического уровня.

Так что на это влияет? Интуитивно "шероховатость" поверхности как и упоминалось в комментариях. В более общем плане ответ таков: «два задействованных материала».

Вот отличный список некоторых коэффициентов трения . Обратите внимание, что каждая запись предназначена для комбинации материалов (например, «дерево на стекле»), и это зависит от того, сухие они или есть что-то промежуточное между двумя материалами (например, вода или смазка). В таблице есть некоторые материалы, с которыми вы не сталкиваетесь в повседневной жизни, но я уверен, что вы можете найти несколько хороших примеров, просто подумав о том, что хорошо сочетается с другими вещами. Например, если у вас есть наклонный гладкий стол, вы бы положили на него свой металлический телефон без чехла? А что с резиновым чехлом?

Остальные ответы в порядке. Еще один момент, который я хотел бы добавить к ним, это то, что гладкость не всегда означает низкий коэффициент трения. Поскольку трение не является фундаментальной силой и имеет электростатическое происхождение (прочитайте лекции Фейнмана о силах трения), очень гладкая поверхность увеличивает силы трения между объектами, поскольку она сближает атомы достаточно близко, чтобы взаимодействовать друг с другом.

Трибология — очень сложная научная тема. Существуют разные подходы к описанию взаимодействия между двумя поверхностями скольжения, приводящие к различным качествам, влияющим на коэффициент трения. Из тех, что я могу вспомнить прямо сейчас, это:

1. Сила трения вызвана деформацией неровностей.
   В этом случае шероховатость и твердость являются параметрами, влияющими на CoF. Чем тверже и ровнее одна поверхность, тем ниже будет CoF. Чем шероховатее поверхность, тем выше коэффициент трения и износ.
2. Сила трения вызвана атомными силами между поверхностями.
   В этом случае чем более гладкими являются поверхности, тем больше связей образуется между поверхностями, что приводит к более высокому CoF. Состав поверхностей также играет свою роль, если атомы в контрагентах могут образовывать ковалентные связи, то CoF будет намного выше, чем в случае материалов, образующих ван-дер-ваальсовы или водородные связи.

Существуют также «другие» явления, влияющие на ЦФ.

1. Что находится между ними?
   Теоретически контакт поверхности с поверхностью может быть прямым, или может быть пленка жидкости (смазка или травитель), твердая смазка, пыль или частицы износа - материал, изношенный от аналогов. Это может полностью изменить трибологические свойства контакта.
2. Температура
   Некоторые поверхности изменяют свое поведение с температурой более значительно, чем другие, некоторые могут плавиться, образуя смазочную жидкую пленку, некоторые могут слипаться с аналогом.
3. Скорость скольжения
   При более высоких скоростях у неровностей может быть недостаточно времени для блокировки, как в случае более низких скоростей, что приводит к меньшим деформируемым объемам, что приводит к более низкому CoF. В случае смазываемого контакта вязкость пленки может привести к более высокому CoF для более высоких скоростей.

И это только очень краткое и поверхностное понимание.

Коэффициент трения между двумя материалами. Таким образом, резина будет иметь другой коэффициент трения на асфальте, чем на стекле. Тем не менее, некоторые материалы, такие как резина, имеют более высокий коэффициент трения со многими другими материалами. Другие материалы, такие как ПТФЭ и лед, имеют низкий коэффициент трения со многими другими материалами. В качестве примера материала с низким коэффициентом трения часто приводят лед. Ниже приводится краткое объяснение некоторых эффектов, влияющих на коэффициент трения. Более подробно эта тема относится к категории трибологии.

Шероховатость поверхности +

Если оба материала очень шероховатые (например, наждачная бумага с зернистостью менее 200), то части, выступающие на одной поверхности (неровности), часто попадают в углубления на другой поверхности, как зубья шестерни. Это взаимодействие помогает предотвратить скольжение поверхностей друг относительно друга. Таким образом, материалы с более высокой шероховатостью часто будут иметь более высокие коэффициенты трения.

Смазка -

Часто между двумя поверхностями находится легко деформируемый носитель. Масло в вашем двигателе так хорошо разделяет стальные детали, что сталь вообще не соприкасается. В этом случае сила трения фактически возникает из-за вязкостных эффектов деформации масла и сильно зависит от скорости. Мокрая дорога имеет более низкий коэффициент трения с резиной, чем сухая, из-за того, что вода действует как смазка. Лед будет смазываться при таянии, образуя слой воды, отделяющий кристаллы льда от другой поверхности. Другие твердые тела, такие как графит, будут самосмазываться, отламывая от себя крошечные кусочки, которые затем будут действовать как смазка.

Межмолекулярные силы +

Когда молекулы подходят очень близко друг к другу, они склонны взаимодействовать. Часто они хотят держаться друг за друга с помощью силы Ван-дер-Ваальса или иным образом. Это приводит к увеличению трения. ПТФЭ (торговое название тефлон) имеет очень низкие межмолекулярные силы и, как следствие, низкое трение.

Жесткость?

В приведенных выше абзацах есть много «имеет тенденцию» и «часто» из-за того, как эти (и другие) эффекты взаимодействуют. Например, увеличение шероховатости поверхности может фактически уменьшить трение, если позволяет смазке лучше заполнить зазоры между поверхностями. Это также может уменьшить трение, просто отделив большую часть молекул от другой поверхности, чтобы уменьшить межмолекулярные силы. Жесткость поверхностей вступает в игру, когда одна поверхность деформирует другую. Например, каучук очень легко деформируется, что позволяет ему соответствовать шероховатости поверхности другого материала, сцепляясь с ним и уменьшая межмолекулярные расстояния для увеличения межмолекулярных сил. Это одна из причин, по которой резина имеет высокое трение. Латунь на руке, хотя она также легко деформируется, имеет тенденцию деформироваться таким образом, что сдираются шероховатости, которые затем образуют смазочные частицы. Таким образом, мягкость латуни фактически снижает трение.

Что ж, ответ Рави правильный, но я думаю, что это немного больше, но в случае, если мы говорим о коэффициенте трения при качении, тогда коэффициент трения на самом деле зависит от 3 вещей.

1. Прямо пропорциональна нормальной реакции поверхности.

2. Прямо пропорциональна силе трения.

   3. Обратно пропорциональна радиусу катящегося цилиндра или колеса и т . д . Жирным шрифтом показан дополнительный коэффициент для случая трения качения, поэтому я подумал, что должен был ответить на это.