Tarcie - pojęcie fizyczne - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy pojęcia fizycznego. Zapoznaj się również z: inne znaczenia tego słowa.

Tarcie (pojęcie fizyczne) (opory ruchu) to całość zjawisk fizycznych towarzyszących przemieszczaniu się względem siebie dwóch ciał fizycznych (tarcie zewnętrzne) lub elementów tego samego ciała (tarcie wewnętrzne) i powodujących rozpraszanie energii podczas ruchu.

Tarcie płynne występuje wtedy, gdy powierzchnie tarcia są rozdzielone warstwą środka smarnego w postaci smaru, cieczy lub gazu. Wówczas tarcie zewnętrzne jest zamieniane na tarcie wewnętrzne czynnika smarnego. Siła tarcia płynnego zależy wyłącznie od właściwości środka smarnego, a nie od właściwości powierzchni współpracujących. Wartość współczynnika tarcia płynnego jest mała i zależy od grubości warstwy cieczy smarującej, jej lepkości oraz od prędkości względnej elementów trących. Zużywanie elementów maszyn podczas tarcia płynnego jest małe.

Lepkość (tarcie wewnętrzne) - właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).

Tarcie zewnętrzne występuje na granicy dwóch ciał stałych. Tarcie wewnętrzne występuje przy przepływie płynów, jak i deformacji ciał stałych.

Siła występująca w zjawiskach tarcia nazywana jest siłą tarcia.

Podstawowy podział tarcia:

tarcie zewnętrzne

tarcie ślizgowe

tarcie spoczynkowe (tarcie statyczne)

tarcie ruchowe (tarcie kinetyczne)

tarcie toczne

tarcie wewnętrzne

Podział stosowany w technice uwzględniający występowanie środków smarnych:

W tarciu zewnętrznym suchym zazwyczaj siła tarcia spoczynkowego jest większa lub równa sile tarcia ruchowego:

Zjawisko fizyczne – przemiana, na skutek której zmieniają się tylko właściwości fizyczne ciała lub obiektu fizycznego, natomiast właściwości chemiczne pozostają bez zmian. Definicja używana przez chemików.

Tarcie suche występuje wtedy gdy między współpracującymi powierzchniami nie ma żadnych ciał obcych, np.: środka smarnego lub wody. Jest ono intensywne podczas ślizgania się materiałów chropowatych. Podczas tarcia suchego wydziela się duża ilość ciepła co powoduje spadek wytrzymałości oraz wzrost zużywania się części. Zużywanie elementów maszyn podczas tarcia suchego jest duże.

$T_s \geqslant T_k$ .

Choć zjawiska wywołujące tarcie mają skomplikowana naturę – od czysto mechanicznej po molekularną, matematyczny opis zjawiska jest bardzo prosty.

Jeżeli ciało nie porusza się, to siła tarcia statycznego równoważy siłę wypadkową pozostałych sił działających na ciało, ma jej kierunek, a zwrot przeciwny. Maksymalną wartość siły jaka może wystąpić określa wzór: $T_s = \mu N\,$

Jeżeli ciało porusza się, to siła tarcia dynamicznego ma kierunek ruchu ciała, zwrot przeciwny kierunkowi ruchu, wartość T jest równa:

Współczynnik tarcia oznaczany μ [mi], k lub f jest wielkością charakteryzującą siłę tarcia. W zależności od rodzaju tarcia, wyróżnia się odpowiednie współczynniki tarcia.

Tarcie graniczne występuje wtedy, gdy powierzchnie trące są pokryte środkami smarnymi zawierającymi substancje powierzchniowo czynne, które tworzą na powierzchniach elementów warstwy graniczne wyjątkowo odporne na duże naciski i trwale z nimi połączone. Zapobiega to powstawaniu tarcia suchego nawet przy nieciągłym dopływie środka smarnego.

$T_d = \mu N\,$

gdzie: $\mu\;$ – współczynnik tarcia zależny od rodzaju powierzchni stykających się ciał, $N\;$ – siła nacisku prostopadła do powierzchni styku ciał.

Gdy ciało porusza się, tak że jego elementy stykające się z powierzchnią mają różne kierunki ruchu (np złożenie ruchu postępowego i obrotowego), to siły tarcia pochodzące od poszczególnych punktów styku ciała z podłożem mają różne kierunki.

Ciało (ciało fizyczne) – termin o niezerowej . Określenie ciało fizyczne jest podstawowym pojęciem używanym w definicjach i prawach fizycznych w mechanice klasycznej jak i kwantowej, elektrodynamice i innych. Zastępuje słowa: materia, bryła, organizm, obiekt astronomiczny, przedmiot itp.

Tarcie – wyraz wieloznaczny, odnoszący się zarówno do zjawiska fizycznego, procesu technologicznego z zakresu obróbki drewna, jak i do powszechnie wykonywanej czynności.

Przypisy

Praca zbiorowa Encyklopedia Fizyki, PWN 1974.

Zobacz też

lepkość