Трение качения
Пусть цилиндр (или шар), на который действует вертикальная нагрузка , проходящая через ось цилиндра, перекатывается по горизонтальной плоскости (рис.13,а). Представим, что цилиндр и плоскость являются абсолютно жесткими. Тогда касание цилиндра и плоскости происходит в точке
, и нормальная реакция
проходит также через ось цилиндра. В этом случае нет никакого сопротивления качению.
Рис 13
В действительности реальные тела всегда подвергаются упругим и пластическим деформациям.
Если цилиндр, на который действует сила , неподвижно лежит на плоскости, то на некотором участке контакта
(рис.13,б) возникают деформации и напряжения, которые распределяются по некоторому закону. При неподвижном цилиндре кривая распределения напряжений симметрична относительно диаметра.
Если теперь к цилиндру приложить силу и начать его катить (рис.13,в), то впереди цилиндра деформация и напряжения будут возрастать, а сзади - убывать. Вследствие внутреннего трения материалов цилиндра и плоскости кривые нагрузки и разгрузки не совпадают. Поэтому напряжение впереди цилиндра будет больше, чем сзади. В результате этого нормальная реакция
будет смещена вперед относительно вертикального диаметра на величину
.Таким образом, возникает пара сил
и
, создающая моме6т сопротивления качению
, равный
=
. (17)
Движущий момент , создаваемый парой сил
и
=
. (18)
Для равномерного качения необходимо, чтобы движущий момент был равен моменту сопротивления качению
=
,
откуда необходимая движущая сила равна
=
. (19)
Величина называется коэффициентом трения качения. Она измеряется в миллиметрах. На практике считают, что коэффициент трения качения зависит только от материалов касающихся тел.
Обычно сопротивление качению значительно меньше, чем сопротивление трения скольжения.