DSC00713

1.4. Tarcie jako zjawisko fizyczne przeciwdziałające ruchowi ciał

T«rcie definiujemy jako zjawisko fizyczne, powszechnie występujące w przyrodzie, powodujące powstawanie sił oporu ruchu na kontakcie poruszających się względem siebie ciał (tarcie kinetyczne) lub powstawanie sił przeciwdziałających wystąpieniu ruchu ciał (tarcie statyczne). Zjawiska zachodzące na powierzchniach trących w trakcie ślizgania się ciał i bezpośrednio przed poślizgiem mają skomplikowany charakter i są trudne do opisania. Dlatego w statyce zastosowano uproszczenia w opisie zjawiska, a otrzymane wzory pozwalają łatwo obliczyć wartość siły tarcia z wystarczającym, przyjętym w obliczeniach technicznych, przybliżeniem.

W technice tarcie odgrywa rolę zarówno szkodliwą, jak i pożyteczną. Szkodliwa rola tarcia polega na zwiększaniu oporu ruchu ciał, np. części maszyn, przez co zwięk-iza się zużycie energii i współpracujących części. Ingerencja człowieka, mająca na edu zmniejszenie skutków tarcia, polega na zastosowaniu mediów smarujących wprowadzanych między powierzchnie styku w celu wytworzenia warstwy poślizgowej. Z kolei są konstrukcje, w których występowanie siły tarcia jest niezbędne do zapewnienia prawidłowego funkcjonowania urządzeń i maszyn, np. sprzęgła, hamulce.

Z energetycznego punktu widzenia zjawisko tarcia wywołuje szeroko rozumiane przemiany energetyczne, powodujące zamianę energii kinetycznej na inne jej postacie, np energię drgań, fal dźwiękowych, cieplną, elektryczną.

Ogólnie tarcie można podzielić na:

tarcie ślizgowe statyczne lub kinetyczne, / r - opór toczenia.    /    /    , ./    ^    ^r /i/s

Odmianą tarcia ślizgowego jest tarcie cięgien.

1.4.1. Tarcie ślizgowe

W mechanice efekt działania tarcia przedstawiamy jako siłę tarcia, o kierunku stycznym do powierzchni. Wzory opisujące siłę tarcia powstały na podstawie wyników badań doświadczalnych. Wyjściowym do rozważań był model pokazany na rysunku 1,10. Ciało o ciężarze G spoczywa na chropowatej powierzchni. Na ciało działa siła czynna P. Z warunku równowagi statycznej wynikają równości

I W = G i T = P    (1.25)

Wartość siły P rośnie od zera do pewnej wartości granicznej P_max, po przekroczeniu której następuje ruch ciała po powierzchni. Wartości P_max odpowiada maksymal-ość sity tarcia T_mn. Reakcja całkowita podparcia R ma dwie składowe normalną N. .tyczną r, która jest siłą tarcia.