[8] Tarcie poślizgowe i stożek tarcia

Rozpatrzymy klasyczny schemat powtarzany w wielu podręcznikach (rys. 2.14).

Rys. 2.14. Tarcie poślizgowe i stożek tarcia

Ciało sztywne o przekroju prostokątnym i ciężarze G leży na powierzchni poziomej i podane jest działaniu pewnej siły F.

Łatwo sobie wyobrazić, jak również z doświadczeń życia codziennego wynika, że (dla F=0 nie ma reakcji stycznej) wzrost siły F będzie powodował wzrost reakcji stycznej. Proces ten będzie miał miejsce do pewnej granicznej wartości siły F_gr. Po przekroczeniu tej wartości siły ciało zacznie się ślizgać po nieruchomym ciele (bazie). Tarcie odpowiadające F_gr nazywać będziemy graniczną siłą tarcia lub całkowicie rozwiniętą siłą tarcia.

Jeśli ciało to znajduje się w spoczynku, to rzutując występujące siły na osie 0X₁ i 0X₂ otrzymujemy, że T=F i G=N. N jest siłą normalną, a T siłą tarcia lub reakcją statyczną wynikającą z kontaktu między ciałami.

Łatwo sobie wyobrazić, jak również z doświadczeń życia codziennego wynika, że (dla F=0 nie ma reakcji stycznej) wzrost siły F będzie powodował wzrost reakcji stycznej. Proces ten będzie miał miejsce do pewnej granicznej wartości siły F_gr. Po przekroczeniu tej wartości siły ciało zacznie się ślizgać po nieruchomym ciele (bazie). Tarcie odpowiadające F_gr nazywać będziemy graniczną siłą tarcia lub całkowicie rozwiniętą siłą tarcia.

W dalszych rozważaniach będziemy się posługiwać trzema prawami związanymi z tarciem sformułowanymi jeszcze przez Coulomba.

(1)Siła tarcia graniczna jest proporcjonalna do nacisku normalnego, tzn.
, gdzie μ jest współczynnikiem tarcia poślizgowego.

(2)Siła tarcia nie zależy od wielkości powierzchni stykających się ciał.

(3)Współczynnik tarcia zależy od rodzaju materiału i stanu powierzchni stykających się ciał.