on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 21 гость.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

§ 24. Силы вязкого трения

 Хорошо известно, что для уменьшения трения применяют различного вида смазки. В этом случае между трущимися твердыми поверхностями образуется жидкая прослойка1. Как уже было сказано ранее, в жидкостях отсутствуют тангенциальные механические напряжения, что и является основной причиной уменьшения сил трения (рис. 136).


рис. 136

 При относительном движении одного твердого тела со скоростью Vo по смазанной поверхности второго (которую считаем неподвижной) жидкость в прослойке также приходит в движение. Причем скорости различных слоев прослойки различны − они плавно изменяются от Vo до нуля (рис. 137).

рис. 137

 При относительном движении слоев жидкости между ними возникают силы вязкого трения, также обусловленные межмолекулярными взаимодействиями. Различия в скоростях граничащих слоев жидкости приводят к возникновению сил, направленных вдоль границы раздела рассматриваемых слоев. Величины этих сил зависят от свойств жидкости, толщины жидкого слоя и скорости движущегося тела. При небольших скоростях Vo результирующая сила трения оказывается пропорциональной скорости тела и направленной в сторону, противоположную скорости, то есть может быть записана в векторной форме

где β − коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств жидкой прослойки и толщины жидкого слоя.
 При движении тела в жидкой или газообразной среде благодаря межмолекулярным взаимодействиям прилегающие к телу слои жидкости или газа также приходят в движение. Причем скорости различных слоев оказываются различными, что также приводит к появлению сил сопротивления. В общем случае вид зависимости силы сопротивления от скорости может быть различным, однако при малых скоростях сила сопротивления оказывается пропорциональной скорости, то есть описывается формулой (1). Вычисление сил сопротивления, действующих на движущиеся тела, требует расчета характера обтекания жидкости вокруг тела (рис. 138), что представляет собой очень сложную математическую задачу.

рис. 138

 При больших скоростях основной причиной возникновения сил сопротивления оказываются столкновения частиц среды с движущимся телом. В этом случае сила сопротивления оказывается приблизительно пропорциональной квадрату скорости движения тела относительно жидкости:

 К несколько более подробному теоретическому обоснованию этой формулы мы вернемся чуть позднее.

1Возможен промежуточный вариант − при малой толщине прослойки, могут оставаться небольшие области непосредственного контакта твердых поверхностей.