Биомеханика

6.4. сила трения качения

 

Этот вид трения проявляется при качении и связан не с деформацией зазубрин, а с деформацией дороги (прогиб) и самого колеса (небольшое сплющивание), рис. 6.5.

При качении по мягкому покрытию колесо вдавливается в опору, образуя ямку, через край которой ему все время приходится перекатываться, рис. 6.5, а. Французский физик Ш. Кулон на основе опытов нашел, что сила трения качения (Fкач) пропорциональна силе нормального давления N и обратно пропорциональна радиусу г колеса:

Рис. 6.5. Возникновение силы трения качения при езде на велосипеде

 

              b

Fкач = N·------

               r

Из формулы видно, что коэффициент трения качения зависит от радиуса колеса и выражается в единицах длины (м или см). Значения коэффициента трения качения для некоторых веществ приведены в табл. 6.2.

При движении по твердому покрытию сила трения качения связана с деформацией самого колеса. С этой силой особенно приходится считаться в вело- и мотоспорте. Ее величина определяется по формуле:

 

Таблица 6.2

Коэффициент трения качения, см

Условия качения

k

Колесо стальное по стальному рельсу

0,05

Деревянный каток по дереву

0,05—0,08

Стальное колесо по дереву

0,15—0,25

Резиновая шина по асфальту

0,02

Дерево по стали

0,03-0,04

Шарик из стали по стали

0,0005-0,0010

где N — сила нормального давления; b — расстояние между теоретической точкой опоры шины и фактической первой точкой встречи шины с поверхностью, по которой проходит перемещение, рис. 6.5, б.

Сила трения качения много меньше силы трения скольжения, поэтому колесо широко используется в различных видах транспорта.