Трение при отсутствии нормальной реакции (в контексте макроскопической картины)

Возьмите две плоские негладкие ( мю ≠ 0 ) поверхностей и тереть их друг о друга. Вы чувствуете трение, когда выполняете работу по смещению их относительно друг друга.

Обычно думают, что трение возникает из-за относительного движения соприкасающихся поверхностей. Но я думаю, что мы упускаем из виду тот важный момент, что еще до относительного движения мы должны проверить наличие некоторой взаимной нормальной реакции. (Это, однако, не имеет ничего общего с тем фактом, что ф <= мю Н что является лишь верхним пределом, и поэтому можно ошибочно принять появление N в уравнении за некоторую прямую корреляцию).

Таким образом, вопрос в том, может ли сила трения действовать в отсутствие нормальной реакции, учитывая, что существует относительное движение (например, скольжение поверхностей друг относительно друга в свободном от гравитации пространстве)?

| Ф → | знак равно мю к | Н → | , так разве нормальная сила не важна? Я упускаю суть вашего вопроса?
Я спрашиваю, может ли трение происходить без какой-либо нормальной реакции. Моя идея, кажется, предлагает нет. Я могу привести пример, если хотите.
Нет нормальной силы, нет трения. Если у вас есть особая ситуация, которую вы хотели бы обсудить, отредактируйте свой исходный пост и добавьте его.
О... вы приравниваете нормальную силу к силе, противодействующей гравитации, когда, скажем, на столе лежит книга? «Нормальный» — это математический синоним слова «перпендикулярный». Это связано с геометрией ситуации, а не с источником силы. Любая перпендикулярная сила может производить нормальную силу.

Ответы (3)

Трение – это адгезионный процесс. Трение не вызвано нагрузкой, нагрузка сглаживает неровности на поверхностях и увеличивает площадь, где может происходить сцепление. Для обсуждения этого см. Как сила трения зависит от нормальной реакции? .

Таким образом, вы можете иметь трение без нормальной нагрузки, если поверхности уже достаточно гладкие для существования больших площадей контакта. Примером этого является холодная сварка .

Вы предполагаете, что трение могло возникнуть в результате действия Нормальной силы (Fn) между двумя взаимодействующими объектами?

Если это так, нормальные силы действуют только перпендикулярно поверхности объекта (в противоположность силе гравитации. Нормальная сила служит в основном для предотвращения перемещения твердых объектов относительно друг друга.

Трение подразумевает некоторое горизонтальное движение (параллельное поверхности), поэтому, если сила приложена между двумя листами бумаги в вашем вопросе, будет компонент, перпендикулярный поверхности, Fn, и один, параллельный, Ff, который является трением.

Обратите внимание, что нормальная сила не определяется как «противоположная силе тяжести». Нормальная сила вообще не нуждается в гравитации.
@garyp Конечно, но поскольку вопрос был задан предположительно в пределах гравитационного поля Земли, я назвал Fn таковым. :) Вы определенно можете иметь Fn без Fg. Каждый раз, когда объекты соприкасаются друг с другом, должна быть клавиша Fn. Полагаю, я привык решать задачи по физике, где у вас есть коробка на земле/плоскость и т. д.
Извините, если я не смог правильно передать свой вопрос. Я полностью осведомлен о вещах, которые вы упомянули. Моя особая точка зрения заключается в том, что трение (горизонтальная сила по отношению к контактным поверхностям) зависит от нормальной реакции (перпендикулярно поверхности), даже когда статический предел не достигнут.
ОП поместил свой эксперимент в «пространство без гравитации», поэтому я думаю, что упоминание гравитации вообще только запутывает проблему. Помимо этого небольшого момента, ваш ответ правильный.
Ах, я не видел редактирования, в котором упоминается свободное от гравитации пространство, до моего поста. Так что если ваши вопросы таковы, а нормальной силы НЕТ, то объекты не соприкасаются друг с другом и не могут иметь никаких сил трения.

Макроскопические силы трения зависят от двух типов микроскопической физики.

  • Силы дальнего действия между интерфейсами. Две поверхности, которые не находятся в физическом контакте, действуют друг на друга дальнодействующими силами. Эти силы обусловлены взаимодействием молекул в последних слоях, близких к поверхности материала. Это могут быть водородные связи, силы Ван-дер-Волла или запрет Паули в природе. В этой статье можно прочитать , что коэффициент трения изменяется на два порядка в зависимости от отсутствия или присутствия молекул водорода на поверхности. Вертикальные межмолекулярные силы суммируются с макроскопической силой сцепления, а латеральные — с силами трения.

  • Сила кулоновского трения имеет другую природу. Сила кулоновского трения — это сила, необходимая для отрыва материала. Он пропорционален С с о н т а с т , физическая площадь контакта между двумя поверхностями, которая намного меньше, чем макроскопическая поверхность.

    Ф С о ты л о м б знак равно т с   С с о н т а с т

куда т с - предел текучести при сдвиге. Можно доказать, что:

С с о н т а с т знак равно Ф Н о с

о с - проникающая твердость, т. е. наибольшее напряжение, которое может выдержать материал до пластической деформации. Объединяя эти два соотношения, получаем:

Ф С о ты л о м б знак равно т с о с   Ф Н

На простом английском:

Чем больше вы нажимаете, тем больше Ф Н ↗ .

Чем больше Ф Н , чем больше поверхность контакта ( С с о н т а с т ↗ ).

Чем больше С с о н т а с т , тем больше материала отрывать.

Чем больше отрывается материала, тем больше сила Ф С о ты л о м б .

Сила кулоновского трения — это максимальная сила, которую необходимо приложить до появления разрыва. Модель очень грубая, но улавливает большую часть физики. Силы дальнего действия и сила Кулона всегда присутствуют одновременно, первая доминирует в статическом случае, вторая — в кинетическом. Их относительная важность зависит от условий, поэтому нередко бывают большие отклонения от кулоновской силы. Трибология — это отрасль науки, посвященная изучению силы трения. Вы можете получить хорошее представление об этой области с этими двумя книгами:

Контактная механика и физические основы трения и приложения - Валентин Леонидович Попов.

Физические принципы и приложения трения скольжения

Трение при отсутствии нормальной реакции (в контексте макроскопической картины)
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v