Тёмный

Трение качения 

GetAClass - Physics in experiments
Подписаться 555 тыс.
Просмотров 64 тыс.
50% 1

В ролике обсуждается простейшая модель трения качения и измеряется коэффициент трения качения стального шара по алюминиевому швеллеру.
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/

Опубликовано:

 

17 ноя 2022

Поделиться:

Ссылка:

Скачать:

Готовим ссылку...

Добавить в:

Мой плейлист
Посмотреть позже
Комментарии : 363   
@vov4ick
@vov4ick Год назад
Спасибо! При качении резинового колеса есть ещё интересное явление. Мы с товарищем обнаружили его когда думали над тем, какая длина окружности будет у катящегося приспущенного велосипедного колеса. При прижатии к дороге колесо деформируется и в соприкосновении с поверхностью находятся точки, лежащие на окружностях разных радиусов из-за того что профиль колеса изначально выпуклый. Из-за того что точек контакта, лежащих в стороне от гребня колеса больше (они есть с обеих сторон от гребня), чем точек на гребне, суммарный момент сил трения создаваемый точками на гребне меньше, чем точками вне его. Поэтому деформированное колесо катится по поверхности как-бы двумя окружностями, отстоящими от его середины (гребня), а в других точках контакта, из-за меньшего трения в них, происходит проскальзывание и в них происходит потеря энергии на трение скольжения. Явление хорошо заметно на велосипедных колёсах, которые наиболее интенсивно изнашиваются именно на гребне. По этой причине меньше трение и износ на хорошо накачанных колёсах. Также явление используется спортсменами-лыжероллерами, которые для тренировок на выносливость ставят не жёсткие полиуретановые колёса, а мягкие резиновые.
@user-ke2fl3hm1r
@user-ke2fl3hm1r Год назад
Поздравляю, Вы переоткрыли дифференциальное проскальзывание в пятне контакта. :-)
@azlktune
@azlktune Год назад
А вот если усложнить задачу и взять автомобильную покрышку с плоским в сечении пятном контакта. Оно при изменении давления касается дороги одними и теми же частями, длина окружности протектора тоже при этом не меняется. Значит за один оборот колеса будет пройдено одинаковое расстояние и эффективный радиус не изменится. Но практика показывает обратное: подспущенное колесо имеет меньший эффективный радиус, что заметно при езде с самоблокирующимся дифференциалом, машина стремится уехать в сторону спущенного колеса при нажатии газа.
@michaelskidan9719
@michaelskidan9719 Год назад
@@sdfgsrty4524 мне 12 лет назад так пришлось по результатам сравнения данных с велоспидометра с картой города изменить в велоспидометре длину окружности колеса с 1595 на 1505 мм. Правда это было переднее колесо, на котором ещё был и мотопривод, так что было ещё и рыскание и дополнительное проскальзывание.
@erik20001000
@erik20001000 Год назад
Чтобы понять какие силы останавливают два прижатых колеса, можно то самое пятно контакта поделить на две симметричные части - верхнюю и нижнюю. В нижней части пятна контакта материал колеса сжимается, в верхней части пятна контакта материал колеса расширяется. Вспоминаем формулу о том, что работа равна силе, умноженной на расстояние. Расстояние в верхней и нижней половине одинаковое, поскольку колесо полностью восстанавливает свою форму. Работа в верхней части меньше - из-за потерь энергии при деформациях колеса, поскольку оно не абсолютно упругое. Значит, равнодействующая сила реакции со стороны второго колеса в ВЕРХНЕЙ части пятна контакта меньше, чем равнодействующая сила реакции со стороны второго колеса в НИЖНЕЙ части пятна контакта. Соответственно, вращающие моменты этих двух сил не являются взаимно уравновешенными. Суммарный момент, зависящий напрямую от разности этих двух сил - направлен против вращения колеса, и тормозит его.
@onewayintospace
@onewayintospace Год назад
Вот когда можно объяснять проще то что останавливает сила сжатия, а силы кручения - отсутствует, а значит уменьшается.
@Erepbbabl
@Erepbbabl Год назад
@@onewayintospace если произошло сжатие, то произойдёт и разжатие. Не в этом причина потерь энергии, а в других диссипативных силах.
@onewayintospace
@onewayintospace Год назад
@@Erepbbabl выходит что именно из-за действия силы сжатия, трения прекратили движения колёса соединенные вместе. ввиду того что ещё необходимо приложить усилия для движения - силы отталкивания достаточно мала и поэтому колёса остановились. Пусть обьяснят более понятным языком, и на формулах
@Erepbbabl
@Erepbbabl Год назад
@@onewayintospace сила сжатия это закон Гука, то есть k*x, где k - коэффициент упругости, а x - удлинение материала. С какой силой сожмёшь - с такой и получишь обратно. В этой силе рассеивания энергии нет. За рассеивание энергии отвечают вязкость материала, разные сопротивления, нагрев при деформациях материала и прочие.
@onewayintospace
@onewayintospace Год назад
@@Erepbbabl а от чего остановились колеса то?)
@yuriydeynekin4532
@yuriydeynekin4532 Год назад
(13:10) Заметим, что для инженера в формуле F~mg*(δ/R) нагрузка на колесо и его радиус являются параметрами контролируемыми, "видимыми", а микроскопическая (и модельная! - потому её на стоит понимать слишком буквально, о чём говорится позже (15:20)) δ, зависит от материалов соприкасаемых поверхностей, и она должна быть взята из справочника, эксперимента (как здесь: 5 микрон) или - случай лунохода - догадок. И она фактически и является "коэффициентом трения качения", что видно, если формулу переписать в виде тормозящего момента: M=F*R=mg*δ. Заметим, что этот коэффициент - в отличие от коэффициента трения скольжения - не есть величина безразмерная, но имеет размерность длины. Полезно также рассмотреть модель, в которой колесу, катящемуся по продавливаемой поверхности, постоянно приходится взъезжать на ступеньку некоторой высоты h, которая потом подминается под колесом; эта модель хороша тем, что делает понятным, почему реакция опроры оказалась вынесенной перед осью колеса. В сущности это и происходит при езде автомобиля по песку, мягкому грунту. И именно поэтому в таких случаях снижают давление в шинах: чтобы мягкой шиной размазать пятно контакта с опорой и тем самым уменьшить проваливание колеса - величину h.
@michaelskidan9719
@michaelskidan9719 Год назад
Коэффициент трения качения - δ/R, вполне безразмерная величина.
@michaelskidan9719
@michaelskidan9719 Год назад
Если колесо и рельс абсолютно упругие, то то, что проминается спереди, по идее должно потом подталкивать сзади. Но даже в этом случае есть инерция, и промятая ямка отстаёт от проминающего её колеса, и колесо всегда вкатывается на горку.
@yuriydeynekin4532
@yuriydeynekin4532 Год назад
@@michaelskidan9719 Стыдно быть таким ленивым, когда Гугл под рукой: "Сила трения качения описывается как: Fтр=kтр(Fn/r) , где kтр- коэффициент трения а Fn - прижимающая сила, а r - радиус колеса. Размерность коэффициента трения качения, естественно, [длина]." (!!!!) tehtab.ru/Guide/GuidePhysics/Frication/FrictionOfRolling/#:~:text=Коэффициенты%20трения%20качения.%20Сила%20трения%20качения%20описывается%20как%3A,-%20прижимающая%20сила%2C%20а%20r%20-%20радиус%20колеса.
@yuriydeynekin4532
@yuriydeynekin4532 Год назад
@@michaelskidan9719 "то, что проминается спереди, по идее должно потом подталкивать сзади". Стопроцентного "подталкивания" не будет, даже если "колесо и рельс абсолютно упругие". Катящееся колесо, подминая под себя и деформируя очередной участок рельса (на что тратится работа), пускает по рельсу упругую волну, которая уносит некоторую энергию. И эта энергия, "улетая вдаль", уже никогда не возвращается. (Кстати, такая же "кража энергии" происходит и при восстановлении упругой деформации позади колеса.) Так что уже хотя бы только по этой причине качение по абсолютно упругому рельсу требует затрат энергии - т.е. сопровождается сопротивлением.
@yuriydeynekin4532
@yuriydeynekin4532 Год назад
@@michaelskidan9719 Поскольку радиус колеса может быть произвольным, привести в справочнике в качестве "коэффициента трения качения" величину δ/R "не представляется возможным". Поэтому приводится то, что здесь названо δ - т.е. величина, имеющая размерность длины. (Почему бы просто не заглянуть в любую таблицу таких "коэффициентов"?) И формулу для трения качения часто записывают не в виде силы сопротивления качению F=δ*(P/R), где P - это нагрузка на колесо, а в виде момента: M=δ*P - что внешне похоже на формулу для силы трения скольжения, но с коэффициентом уже НЕ безразмерным.
@aleksandr378
@aleksandr378 Год назад
Какой умный и приятный человек !
@rumil1987
@rumil1987 Год назад
Спасибо. Очень люблю смотреть на ваши эксперементы
@Art_ZhoRa
@Art_ZhoRa Год назад
Прекрасный канал, отличные ведущие.
@CrossSerg
@CrossSerg Год назад
Спасибо огромное! Шикарный разбор темы😊
@vovavolk1221
@vovavolk1221 Год назад
Спасибо, интересно, хоть и не всегда понятно откуда берутся формулы.
@hsoray71
@hsoray71 Год назад
При вращении происходит вынос рекции пятна контакта из-за вязкости материала "шин". Вот это и остановило колеса.
@sweeneytodd9296
@sweeneytodd9296 Год назад
Энергия вращения тратится на разогрев резинового покрытия колёс ,так же как и в автотранспорте из за мягкости шин,но это и позволяет сохранять сцепление с дорогой
@user-sy3lf6go4u
@user-sy3lf6go4u Год назад
замените резиновые колёса на голые подшипники, они тоже остановятся очень быстро. Расскажите про вязкость и деформацию подшипников? 😀
@hsoray71
@hsoray71 Год назад
@@user-sy3lf6go4u Во-первых голые подшипники остановятся гораздо позже. Во-вторых остановятся по тем же самым причинам, только вынос пятна будет на порядки меньшим т.к. материал закаленной стали продавить гораздо труднее. Только не надо фантазировать, что соприкосновение подшипников произойдет по линии без толщины. Я вас умоляю))
@user-sy3lf6go4u
@user-sy3lf6go4u Год назад
@@hsoray71 я уже где-то тут писал, но повторю ещё: всё происходит от несоответствия осей вращения колёс. Подшипники будут вращаться в разных плоскостях и чем больше будет угол расхождения этих плоскостей, тем быстрее подшипники остановятся. Если угол будет 90градусов, то эта система вообще не будет работать.
@user-ug5zj2tc1u
@user-ug5zj2tc1u Год назад
Прекрасный выпуск! Давно уже мучал вопрос на счёт трения качения, а вы (команда канала и лектор в частности) всё объяснили как надо! Спасибо)))
@levdavtyan3038
@levdavtyan3038 Год назад
Александр неуч мучИл
@user-hr2jt9qe1v
@user-hr2jt9qe1v Год назад
Как всегда интересно и познавательно! Спасибо!
@kostya1306
@kostya1306 Год назад
Мне кажется (именно кажется), что при соприкосновении колес, на каждое из этих колес действует сила реакции опоры со стороны противоположного колеса, а значит, есть параметр , как вы говорите "выноска Дельта" из-за которого смещена сила реакции опоры. А еще, при соприкосновении колес выросла нагрузка на подшипники. И в этих подшипниках, если там имеется трение качения, выноска Дельта немного возросла. В ролике вы не упоминали, как зависит выноска Дельта от силы прижима шарика к опоре, но мне интуитивно кажется, что должна зависеть, и скорее всего, нелинейно. Ну и судя по последней формуле, у нас вырос параметр mg, только это уже не сила тяжести, а сила прижима колес друг к другу. А значит, чтобы уравновесить пропорцию, у нас увеличивается сила трения, еще увеличивается суммарный радиус колес, значит увеличивается и выноска Дельта.
@garrygarry6211
@garrygarry6211 Год назад
Один из немногих каналов, которые я смотрю на скорости 1.0
@POZDNIAKOFF
@POZDNIAKOFF Год назад
,,БРАВО!!!!!!! мне со школы было не понятно возникновение трения качения, ведь шарик как бы и катится и одновременно вращается и не видно сил которые тормозят этот процесс остановку шарика я объяснял, для себя, сопротивлением воздуха однако деформация поверхности и самого шарика всё ставит на места за формулу так же спасибо
@alexanderustuzhanin9956
@alexanderustuzhanin9956 Год назад
От взаимного прижимания реакция пришла на оси вращения колес, увеличив тем самым момент силы трения между осью колеса и отверстием, в котором она сидит.
@alexanderustuzhanin9956
@alexanderustuzhanin9956 Год назад
Ну вообще периодическая деформация резиновых покрышек - это существенная диссипация энергии сама по себе.
@alexanderustuzhanin9956
@alexanderustuzhanin9956 Год назад
А механизм - это, видимо, то, что нормальная ранводействующая на площадке контакта колёс теперь стала вызывать момент, который препятствует вращению.
@user-vm6zf2dh6d
@user-vm6zf2dh6d Год назад
@@schetnikov энергия тратится на силы смянания резины
@user-vm6zf2dh6d
@user-vm6zf2dh6d Год назад
@@schetnikov сила с которой вы действуете на стул изменяет внутреннюю структуру стула хотя это неочевидно. в вашем примере колеса с пластичными шинами силы в области соприкосновения колес не равномерные и динамические так как колеса вращаются. кроме того имеется проскальзывание. Вот если бы использовать шестерни в отсутствии трения они бы вращались постоянно.
@user-vm6zf2dh6d
@user-vm6zf2dh6d Год назад
@@schetnikov кроме того система шумит т.е. выделяет звуковое давление отсюда сила звука
@carligsergiu
@carligsergiu Год назад
Superbă explicație a forțelor de frecare la rostogolire! Roțile lipite se încetinesc mai repede, deoarece ele sunt strânse una de alta, astfel apare o forță de reacțiune, respectiv apăsare în axele roților, care duce la un moment al forțelor de frecare din ax superior cazului cand asupra axului acționează doar forțele de greutate al roților.
@RobotN001
@RobotN001 Год назад
13:27 формула замечательная, многое объясняет. Например объясняет почему игольчатые подшипники могут иметь такое же трение, как шарикоподшипники. Ведь увеличивая длину ролика мы уменьшаем смещение реакции б.
@dmitryramonov8902
@dmitryramonov8902 Год назад
Отлично! Прям как детектив. Очень интересно.
@user-dz3mt9xf8j
@user-dz3mt9xf8j 10 месяцев назад
Наконец, вы учли местную деформацию (термин из сопромата), а ряде роликов она проигнорирована. Она же определяет торможение колес. Чем они стльнее сжаты друг с другом тем быстре остановятся
@Anatoliy_-
@Anatoliy_- Год назад
Это как вдвоем что-то тянуть вперед. Один начинает надеяться на другого и халявит. Второй чувствует большую нагрузку, понимает, что второй халявит, и сам начинает притормаживать )
@user-hm4oh2tx8j
@user-hm4oh2tx8j Год назад
Когда-то в университете был предмет теоретическая механика, на котором были эти темы. Очень интересный - объяснял практически все движения вокруг, прост в понимании даже при сложных движениях, относительно простая математика, да и с преподавателем повезло.
@Dimonshirson
@Dimonshirson Год назад
Теоретическая механика - первая чать технической механики. Там ещё сопромат, теория механизмов.
@user-ug5zj2tc1u
@user-ug5zj2tc1u Год назад
У нас был этот предмет в универе лет 5 назад и преподаётся там до сих пор, но я не назвал бы его лёгким... Очень интересный и, правда, объяснил очень многое, но точно не лёгкий
@user-qc6zt3lv9m
@user-qc6zt3lv9m Год назад
Один из самых трудных предметов! Никто не мог решать мещерского, кроме препода! Я очень любил математику, и аппарат давался вроде соответствующий задачам. Но это никому не помогало. Ни тому, кто любил математику, ни тому кто ходил для диплома. Теоретическая механика великолепная дисциплина для тренировки и разминки ума инженера любого направления. Но к сожалению так и остаётся уделом исключительных случаев. Думаю, если бы этот предмет и культура мышления оттуда были бы массовыми, то в РФ бытовые товары, автомобили и особенно машиностроение были бы на мировом уровне. Ещё оказалось что задачи древних времён имеют особенную формулировку и требуют особенной по нынешним меркам системы рассуждений. Они решаются именно логическим ходом мысли а не формализацией до систем уравнений, как это принято сегодня. Вот в последнее время хотелось бы освоить эти древние приемы. Задачи по теоретической механике зачастую имеют привкус именно такого подхода для своего решения. По теме ролика из головы не выходит задача по физике для поступающих самого высокого уровня сложности. Очень хочется ее решить, вот уже много лет. Сколько пытаюсь - утопаю в интегрировании и интуитивно понимаю что для поступающих такой подход не годится. Где бы можно было пообщаться по интересам по поводу решения вживую?
@user-ug5zj2tc1u
@user-ug5zj2tc1u Год назад
@@user-qc6zt3lv9m зовите, пожалуйста, я бы тоже с вами с радостью поразбирал такие задачки😃
@user-pb5yg9qz9q
@user-pb5yg9qz9q Год назад
Отличное объяснение, спасибо
@user-nj6fq4ec9j
@user-nj6fq4ec9j Год назад
Очень познавательное видео, в том числе как правильно производить измерения, логика научного подхода к анализу прилагаемых сил и формулирования расчетных форму. Из минусов - реклама икея)
@zyeix
@zyeix Год назад
спасибо большое за подробную информацию!
@dmddmd2904
@dmddmd2904 Год назад
спасибо. Всегда интересно.
@Dima-Kochetov
@Dima-Kochetov Год назад
Сила упругости, в пятне контакта совершает работу, так как есть деформация колес при контакте. На работу силы упругости требуется энергия, эта энергия берется из кинетической энергии. Маэстро спасибо!
@CrazyHandMaker
@CrazyHandMaker Год назад
Мой "палец вверх" - тысячный!
@paschakrass9884
@paschakrass9884 Год назад
Рубашка у ведущего классная. Хочу такую!
@dmitriytimchuk771
@dmitriytimchuk771 Год назад
Когда два колеса соприкасаются то на одно колесо уже действует две дополнительные силы трения качения, одна от контакта колес, вторая от подшипников второго колеса, плюс энергия теряется на деформацию покрышек и там пятно контакта больше
@user-fe2ml7xn6t
@user-fe2ml7xn6t Год назад
За созерцание рубахи, отдельный 👍
@user-bs7ok9jy9o
@user-bs7ok9jy9o Год назад
Совершается работа на деформацию шин, и далее в тепло. Требуем опыт с максимально упругими ободами :)
@michaelskidan9719
@michaelskidan9719 Год назад
Почему эта энергия потом не освобождается обратно?
@user-bs7ok9jy9o
@user-bs7ok9jy9o Год назад
@@michaelskidan9719 деформации не абсолютно упругие.
@user-sy3lf6go4u
@user-sy3lf6go4u Год назад
вместо резиновых колёс можно взять голые подшипники. Деформация=0 (условно). Но остановятся они всё так же быстро.
@user-wi1oe4rt8l
@user-wi1oe4rt8l Год назад
Хороший расчет!
@lopotun
@lopotun Год назад
В начале ролика я посмеивался над пёстрой рубашкой а-ля "вырви глаз". Но автор так интересно и увлекательно рассказывает о физических экспериментах, что я очень быстро перестал обращать внимание на рубашку. Эх, были бы у меня такие уроки физики, когда я учился в школе! Насчёт загадки: во-первых, есть потеря энергии из-за деформации колёс в месте их контакта; во-вторых, при контакте колёс увеличивается трение на их осях.
@user-ij9hc4hl3f
@user-ij9hc4hl3f Год назад
Супер!
@SorokinAU
@SorokinAU Год назад
Гениально!
@user-rk7rx3ue9v
@user-rk7rx3ue9v Год назад
колеса остановились из-за возросшей силы трения в оси и трения качения в точке соприкосновения колес. спасибо за ролик)
@user-uvk
@user-uvk Год назад
Андрей сказал, что колёса на подшипниках. Трение в осях должно быть мало. То есть Ваше объяснение верно отчасти, должно ещё что-то быть.
@ShatNdd
@ShatNdd Год назад
Что остановило колёса: 1. деформация резиновых ободов 2. повышенная нагрузка на центральные подшипники
@viktorlukasevich4834
@viktorlukasevich4834 Год назад
Деформация поверхностей контакта колеса и поверхности качения , наглядно видно на использовании разных по твёрдости материалов . Это хорошо видно на деформированных рельсах и колёсах на жд транспорте . И если посчитать энергию движущегося по поверхности колеса и сравнить затраты энергии на качение по твёрдой поверхности и по менее твёрдой поверхности , то станет понятно куда используется энергия колеса . Две ноги человека это тоже колесо и когда человек идёт по твёрдой поверхности он не устаёт , а по песку идти очень тяжело . Энергия траться на деформации в точке касания колеса и поверхности качения .
@jenua_2
@jenua_2 Год назад
Возможно из-за того, что колёса прижаты друг другу, возросла нагрузка и на подшипники и соответственно увеличилось трение в подшипниках. И ещё появились потери на деформации в месте контакта колёс
@BriliantNTS
@BriliantNTS Год назад
@@schetnikov идеально круглых колёс не бывает, вот и остановились. Если бы были идеально круглые, то крутились бы так как и по отдельности.
@Yul-rl1uc
@Yul-rl1uc Год назад
Мало, что понимаю, в основном первые 5-7 минут, дальше теряю мысль, но все равно слушаю, вдруг нейроны отрастут и однажды пойму))
@KostsovKonstantin
@KostsovKonstantin Год назад
Отличный разбор темы. Спасибо за видео. (из-за того, что энергия тратится на взаимную деформацию колёс и не возвращается целиком во вращение после точки максимально приложенной силы).
@user-sy3lf6go4u
@user-sy3lf6go4u Год назад
вместо резиновых колёс можно взять голые подшипники. Деформация=0 (условно). Но остановятся они всё так же быстро.
@eds59
@eds59 Год назад
Интересный эксперимент у Вас получился. Если его немного дополнить, то можно было бы оценить влияние упругости швеллера на трение качения. Скажем, если бы у Вас было два швеллера из разных материалов, упругость у них была бы разная, что повлияло бы на размер пятна контакта шарика и швеллера. Ну и если погрешность измерений окажется не слишком высокой и результаты эксперимента сойдутся с теорией, то можно будет считать, что возникновение трения качения в Вашем эксперименте в значительной мере обусловлена именно упругостью поверхности качения, а не другими факторами.
@michaelskidan9719
@michaelskidan9719 Год назад
Чем меньше скорость звука в материалах, тем больше трение качения.
@alexanderx7959
@alexanderx7959 Год назад
а мне вот такой вариант эксперимента в голову пришел - взять вогнутую рельсу (по которой шарик будет кататься туда-сюда по типу маятника), и замерить затухание этих колебаний по одной стороне (скажем - насколько высота "взлета" изменилась за 5..10 колебаний). если радиус кривизны будет достаочно большим - думаю, "прижимом" можно будет принебречь, и замер получится с неплохой точностью.
@Erepbbabl
@Erepbbabl Год назад
Я думаю, что при соприкосновении резины (или какой там материал на ободе колёс) происходит её сжатие и разжатие. В результате добавляются диссипативные силы, на действие которых требуется энергия, например, сила вязкости материала и сила внутреннего трения упругого материала.
@rusky802
@rusky802 Год назад
А мне вот интересно, как появляется ЗВУК (шум), когда гладкий металический шар катится по гладкой поверхности (например по стеклу)?
@userMJ813
@userMJ813 Год назад
Может сжимается воздух на который набегает шар?
@seek12481632
@seek12481632 Год назад
Видимо когда объекты восстанавливают свою форму (шарик и поверхность) они колеблются благодаря своей упругости и колеблют этим воздух.
@user-gz8le6qi9e
@user-gz8le6qi9e Год назад
В мощный микроскоп посмотрите на поверхности стекла и металла шара.... Поймете что от этих "горных хребтов " не может не появляться шум!
@chuckyjones3825
@chuckyjones3825 Год назад
Интересно было бы увидеть разбор силы трения качения при беге "через пятку" и "через носок"
@alexandershaporenko5785
@alexandershaporenko5785 Месяц назад
Как жаль, что в мое время (20 лет назад) этого не было. Чтобы понятно, доступно и было где прочесть, кроме лекций, которые не всегда успеваешь записать...
@user-sy3lf6go4u
@user-sy3lf6go4u Год назад
тут уже много написали про затраты энергии на деформацию резиновых колёс, про адгезию... Ребята, вам же сказали, что вопрос непростой. Деформация колёс - это слишком очевидно. В вашем случае самая главная причина - это непараллельность осей колёс. Колёса вращаются в разных плоскостях, вследствие чего от возникает проскальзывание(трение скольжения), которое мгновенно сводит в ноль все преимущества качения. Чем больший угол между этими плоскостями, тем быстрей остановятся колёса. При угле 90градусов эта система вообще не будет работать. А деформация и прилипание - это мелочь. Они, конечно, влияют, но, возьмите вместо резиновых колёс - два голых подшипника. При нарушении соосности они точно так же быстро остановятся, и деформации здесь не при чём.
@vladimird4524
@vladimird4524 Год назад
Говоря простым языком - сила внутреннего трения сжимаемой и востанавливающейся резины обода колёс!
@reznap0002
@reznap0002 Год назад
Спасибо, право Браво!
@Dimonshirson
@Dimonshirson Год назад
17:57 именно сила трения: за счёт деформации шины происходит изменение линейного размера беговой дорожки в зоне контакта и внутренние деформации резины. При вращении также происходит смещение точки реакции, что шина как бы постоянно въезжает на бугорок - некоторые сжатия внутреннего объёма шины.
@alexandersanfox9565
@alexandersanfox9565 Год назад
Рубашка зачетная! :-)
@Lesha388
@Lesha388 Год назад
В ходе просмотра ролика задумался над автомобильным вопросом напрямую связанным с рассмотренной тематикой. Все современные автомобили оборудованы антиблокировочными системами, которые, согласно исследованиям, заметно сокращают тормозной путь. Если отбросить остальные аспекты безопасного движения (сохранение управляемости автомобиля при торможении и т.п.) и представить идеальное прямолинейное торможение то с позиции просмотренного ролика автомобиль без АБС должен остановиться раньше (трение скольжения гораздо выше трения качения). Но в реальности всё наоборот. Как так выходит? P.s. Просьба не видеться тапками я не физик, просто канал очень нравится и с удовольствием смотрю.
@AkilaMOTO
@AkilaMOTO Год назад
С АБС не все так просто, основная ее задача - именно сохранение управляемости при экстренном торможении, тормозной путь при этом может сократиться весьма незначительно, а в некоторых случаях может ощутимо увеличиваться. При торможении с АБС в идеальных условиях существует постоянный переход от силы трения качения к силе трения скольжения и обратно, в промежуточных состояниях на доли секунды возникает сила трения покоя (которая еще больше, чем скольжения). При правильно подобранном режиме работы (время блокировки и растормаживания, частота циклов) торможение с АБС дает результаты как минимум не хуже, чем без АБС.
@user-og5ce3ye9m
@user-og5ce3ye9m Год назад
В последнем эксперименте, думаю, из-за того, что колеса прижаты друг к другу (видно по "неппараллельности" вертикальных деревянных опор), создаётся дополнительная горизонтальная сила давления, по модулю одинаково действующая на каждое из колес. Эта сила передается на ось каждого колеса, и там уже имеет место быть явление трения скольжения между осью и колесом. А сами точки соприкосновения колес друг с другом, мне кажется, можно рассматривать как единое целое, если пренебрегать проскальзыванием. Чуть не так возможно описал то что хотел, просто уже сонный пишу ))) З.Ы. забыл упомянуть, что и до этого сила давления была на ось со стороны колеса, она вертикально вниз идёт. Но эта новая горизонтальная сила давления больше по модулю
@kiryutinaleksey
@kiryutinaleksey Год назад
По-моему очевидно, что колеса остановились быстрее из-за потери энергии на сжатие-растяжение резиновой покрышки. Сжатие по нормали, имеется в виду. В любом контакте есть пятно контакта, тем более с резиной.
@user-bv1um2me8o
@user-bv1um2me8o Год назад
А можно попросить визуальный эксперимент трения качения когда используются материалы различной твердости для рельса и шарика. Закалённая сталь шарик и рельс, медь, пластик, резина - явное увеличение размера контакта, деформации и выноса точки реакции опоры. Соответственно должно изменяться ускорение торможения.
@steppeez
@steppeez Год назад
ещё в разную погоду на разных дорогах и внедорожьях разные холодные и горячие шины можно посыпать разными химреактивными порошками и опрыскивать химреактивными жидкостями
@user-th6cr4do8k
@user-th6cr4do8k Год назад
Сила деформации резины. ))
@user-ds1rk9fb1y
@user-ds1rk9fb1y Год назад
Колеса остановила сила упругости, которая не проходит через центры во время вращения
@777instancebefore
@777instancebefore Год назад
Скорее гистерезис этой силы, или силы демпфирования. Иначе сила упругости сверху тормозила бы, а снизу разгоняла
@pipertoniy
@pipertoniy Год назад
Спасибо, профессор! Так что в итоге: 26" колёса или 29"? Какие лучше? ;)
@paul_b4744
@paul_b4744 Год назад
в опыте с 2мя колесами - энергия уходит на деформацию резины. А также возрастают потери на оси, на подшипниках, т.к. силе тяжести добавилась сила отталкивания колёс
@MihailShubin
@MihailShubin Год назад
Мне кажеся, что нарушается "баллансировка" колес в сторону от контакта. Соответственно при подъеме возникает противодействие вращению плечом между чентром масс и осями вращения.
@asd1201100
@asd1201100 Год назад
Когда колеса не прижаты друг к другу, то в качестве радиальной силы, действующей на подшипники, является вес колеса. Эта сила создаёт потери в подшипнике на преодоление трения. Когда прижимаете колеса друг к другу, то тем самым увеличиваете радиальную силу, действующую на подшипник. Эта радиальная сила создаёт момент силы трения. Для преодоления этого фактора необходимо совершить механическую работу (затратить энергию). Увеличение радиальной силы после прижатия и приводит к тому, что колеса останавливаются быстрее.
@anode7171
@anode7171 Год назад
При прижатии друг к другу колес увеличивается нагрузка на оси колес, соответственно увеличивается сила трения на подшипниках в оси каждого колеса
@Andrej_rybak
@Andrej_rybak Год назад
Уважаемый, преподаватель, предполагаю, что в последнем эксперименте в системе возникают типа паразитные колебания - они и останавливают вращения. Если можно, расскажите пожалуйста про магнитные подшипники. И почему они недостаточно применяются на электроветрогенераторах? А ещё интересно про паруса и ветер. Есть ощущение, что парус тормозит ту часть потока ветра, что на него идёт. И ветер начинает как бы обходить парус. Есть ли возможность как-то этот процесс повернуть вспять, т.е. чтоб поток ветра устремлялся на парус, а не обходил его? Спасибо.
@nickolaymerkin248
@nickolaymerkin248 Год назад
Парус можно рассматривать, как крыло. Если ветер дует прямо в парус, - угол атаки там закритический. С подветренной стороны течение не ламинарное, а срывное, часть энергии ветра тратится на образование вихрей. Если ветер вдоль паруса, угол атаки маленький, обтекание ламинарное, работает эффект Бернулли. Так что корабль - это, на самом деле, самолёт, - только положенный набок! :) А что значит "чтобы поток ветра устремлялся на парус, а не обходил его"? А куда девать воздух, после того, как тот устремился на парус? Он так или иначе должен оказаться сзади, - закон сохранения материи! Чисто ламинарные паруса вполне возможны. Например, турбопарус на эффекте Магнуса. ru.wikipedia.org/wiki/Турбопарус
@yuriyy640
@yuriyy640 Год назад
Есть понятие внутреннее трение, если резину сжимать-разжимать, то она вследствие этого трения нагреется. Работа, совершаемая при сжатии резинового обода колеса в вопросе, несколько больше, чем возвращаемая при его распрямлении (часть уходит в тепло). Т.о. эпюра реакции в пятне контакта у каждого колеса ассиметрична и смещена вперед по ходу движения. Возникают моменты для каждого колеса, которые их и тормозят.
@Delynanol
@Delynanol Год назад
Здравствуйте, хочу задать вопрос не в тему: берём шприц, запускаем в него воздух, плотно закрываем отверстие под иголку и сдавливаем поршень, получается что мы в сжатом воздухе запасаем потенциальную энергию, и обратный случай, когда мы в шприце создаём вакуум, где тут запасается энергия? Получается что мы таким образом всю атмосферу земли двигаем и увеличиваем атмосферный столб))?
@Gerserh
@Gerserh Год назад
Возникает реакция опоры в точке контакта в каждом колесе. В этой точке то же самое пятно контакта с возникновением силы трения качения/сцепления.
@Aleksey_Sh
@Aleksey_Sh Год назад
3:03При наклоне плоскости мы узнаём не силу трения скольжения, а силу трения покоя. Она всегда больше силы трения скольжения.
@GUITARM1KE
@GUITARM1KE Год назад
Так вывод практический какой? Какие колеса лучше ставить на авто зимой, что бы не улетать в кювет? Мягкие и узкие?
@Aziz108
@Aziz108 Год назад
Думаю там сила сжатия упругой резины прижимает сильнее шарики в подшипниках к их поверхностям качения, что эквивалентно соответствующему увеличению массы шариков, плюс проскальзывание тоже тормозит.
@user-xb9sm8nw3m
@user-xb9sm8nw3m Год назад
Обод колес имеет некоторый профиль в сечении, проходящем через ось колеса. Профиль в разных точках не равноудален от центра . Прижимая колеса друг ко другу мы создаем некоторое пятно контакта. при удалении от края пятна к его цетру величина деформеции обода увеличивается. Точка с наибольшей величиной деформации при свободном вращении проделала бы на оборот больший путь (мы рассмативаем сечение, проходящее через оси вращения колес), нежели точка на переферии пятна контакта, соответственно она имела бы большую линейную скорость, а значит в случае прижатия колес друг ко другу в пятне контакта будет стараться обогнать, точки с меньшей деформацией, растягивая материал обода в пятне контакта и сжимая его после пятна контакта. В веществе обода возникнет сила, тормозящая обод в точке его наибольшей деформации (где то тут нужно вставить что тт умное про взаимосвязь с жесткостью материала обода, но университет я закончил давно и не помню физику). Так же в плоскости пятна контакта возникнет пара разнонаправленных крутящих моментов, которые приведут к проскальзыванию областей с разными скоростями относительно друг друга, а значит одир из компонентов результирующей силы будет силой трения скольжения. Так же нужно учесть что оси колес либо не имеют подшипников (тут, считай, снова сила трения скольжения) либо организованы подшипниковые узлы, а в них уже возникает сила трания качения - еще один компонент результирующей останавливпющей силы. Наверняка это не все, особенно если рассмотреть распространение деформации материала обода в глубь материала, к центру каждого колеса- в плоскости сечения, перпендикулярной оси вращения колес.
@k-hxpehob7692
@k-hxpehob7692 Год назад
Подшипник в процессе вращения подвержен: а.- износу, б.- нагреву. Их величина, помимо прочего, зависит от материала и радиально-осевых усилий. Из этого следует, что потери на трение качения вызваны износом и нагревом, а коэффициент трения качения зависит в т.ч. от нагрузки.
@user-ob8nx4oe6g
@user-ob8nx4oe6g 5 месяцев назад
На самом деле, интересно булет посвятить отдельный выпуск подшипникам.
@user-ky4gg3jj1h
@user-ky4gg3jj1h Год назад
Петька спрашивает у Василия Ивановича: - Василий Иванович, вот ты умный у нас, а вот есть такой вопрос: вот у поезда колёса круглые, рельсы ровные, а поезд, когда едет всё равно стучит. Почему так происходит? Василий Иванович задумался: - Вот ты, Петька, формулу площади круга знаешь? - Ну знаю. "Пи-эр в квадрате". - Так вот, Петька, этот квадрат и стучит! Так что с пятном контакта колеса не все так однозначно )))
@YTRusViewer
@YTRusViewer Год назад
Кстати, распространяется и на трехмерный случай с шариком. Там стучит куб!
@dinitroacetylen
@dinitroacetylen Год назад
У меня есть вопрос про "подшипник скольжения" (как на моменте 1:23). Как я помню из уроков механики, величина силы трения не зависит от площади соприкосновения трущихся поверхностей. При трении тележки волоком об пол и при трении скольжения во втулках мы имеем силу трения, пропорциональную одной и той же силе тяжести, действующей на тележку. То есть, если коэффициенты трения скольжения оси о втулку и тележки об пол окажутся одинаковы, то и трение качения на колёсах будет таким же сильным, как и трение волочения без колёс? И это если не считать добавочного трения качения колёс об пол.
@Fazer1789
@Fazer1789 Год назад
Колёса останавливаются быстрее из-за вязкости и поглощения энергии резиновым ободом , при сжатии и распрямлении часть энергии переходит в тепло. На автомобиле при быстрой езде колёса также нагреваются , причём довольно существенно.
@hmmm1482
@hmmm1482 Год назад
По-моему, просто нормальная сила направлено радиально к центру, но не под mg, так, чтобы n+mg=F тормозящее. Из-за того, что колесо катиться, и площадь контакта не точка, то получается что точка опоры все время перемещается вперёд
@user-oh2kt8lf6g
@user-oh2kt8lf6g Год назад
Рассмотрим цилиндр, лежащий на горизонтальной плоскости так, что его ось параллельна этой плоскости. Он немного деформирует плоскость, оказываясь при этом в яме, правда, очень мелкой. Равнодействующая сил реакции проходит через ось цилиндра, и он никуда не катится. Если его толкнуть, например, влево, то цилиндру придётся двигаться немного вверх, к левому краю ямы. При этом поверхность цилиндра воздействует на правую часть ямы с меньшей силой, и она начинает выправляться, подталкивая цилиндр влево. Но это выправление не может происходить бесконечно быстро, дефомированная поверхность плоскости будет отставать от цилиндра. Который также деформирован и выправляется. Именно из-за этого отставания даже при очень твёрдых и упругих материалах, из которых сделаны цилиндр и плоскость, потребуется совершать работу по "выкатыванию" цилиндра из ямы. Первопричина же здесь - небесконечность скорости света, которая ограничивает скорость распространения деформации в любом материале. Из-за этого принципиально невозможно абсолютно упругое взаимодействие.
@user-dr5ik6yp7b
@user-dr5ik6yp7b Год назад
При нажатии одного колеса на другое возникает сила реакции, приложенная к осям колес. Вот там сила трения и возрастает при этом.
@viktorlukasevich4834
@viktorlukasevich4834 Год назад
Нужно использовать две горки и разные материалы на поверхности ,от стекла и камня до резины и поролона .
@alexandr___s5229
@alexandr___s5229 Год назад
*Сопротивление упругости бандажей двух сопряжённых колёс)))))*
@oleg_olegovich1947
@oleg_olegovich1947 Год назад
и тут возникает вопрос, на сколько меньше упругое тело вернет энергии при распрямлении по отношению к энергии, потраченной на сжатие?
@ziftrue
@ziftrue Год назад
Эта сила деформации
@user-km1uo7wc9d
@user-km1uo7wc9d Год назад
Останавливает колеса сила трения осей колес об опору, колес два и трение удваивается. Плюс трение поверхностей колес. Нет ускорения внешнего фактора и работа не совершается.
@saasrus
@saasrus Год назад
Судя по тому, насколько быстро остановились колёса - там трение вполне себе присутсвовало из-за несоосности осей. Колёса пытались "съехать" друг с друга, а опора не дава им это сделать, и энергия вращения тратилась на усилие деформации опоры и прочих жёстких элементов системы, после исчерпывания энергии вращения упругость элементов просто вернула систему в равновесие, а из-за малой эффективности подобной конструкции по изгибу опор обратного вращения не произошло (либо оно было настолько мало, что мы его просто не увидели). А ещё один эффект вызвал как раз трение качения - деформация колёс при соприскосновении дало то самое пятно, в геометрии которого возможна потеря энергии на деформацию.
@Summik
@Summik Год назад
В бутылке пятилитровой траэктория не подойдёт? Там вроде можно заставить постоянное ускорение работать для увеличения времени
@alexanderustuzhanin9956
@alexanderustuzhanin9956 Год назад
Уважаемые авторы канала, мне кажется имеет смысл раскрыть тему про то, что изменение механической энергии системы - это всегда работа внешних сил. А то бывает, что энергия системы уменьшилась, потому что ее часть "ушла в нагрев" или "перешла в электрическую". :)
@vadimbrylev2517
@vadimbrylev2517 Год назад
Прижатые колеса останавливаются быстрее из-за повышенной силы трения скольжения между осями и втулками колес. Если они установлены на подшипниках, то сила терния качения в них тоже увеличивается при прижимании, так как увеличивается деформация в местах контакта шаров с поверхностью качения.
@TAZIT_ORG
@TAZIT_ORG Год назад
Колёса в конце испытывают противодействие шин в сторону от точки их соприкосновения и противоположно движению ... ввиду того что сила упругости от повышения смятия всегда обычно больше возможной силе разжатия (которая как правило ещё и оставать по фазе будет отчасти) , да и ещё плюс потери всего этого процесса . Даже если шин вообще не будет ... то тоже самое будут испытывать сами колеса , которые трудно будет в реальности сделать идеально упругими ... .
@user-ft8nt6nm9r
@user-ft8nt6nm9r Год назад
На близкую тему. Как работают шариковые редукторы? Это перетянутые подшипники. Врашение внутреннего и наружного кольца происходит с разной скоростью. Но тогда все подшипники должны работать с проскальзыванием. Но это не так и есть любимое Вами противоречие.
@Dodegaw
@Dodegaw Год назад
по прижатым к друг другу колесам - энергия инерции колес ушла на упругую деформацию резины в пятне контакта плюс, в меньшей степени, на трение о воздух
@user-cr2kb4pr9x
@user-cr2kb4pr9x Год назад
все-таки шарик катится по рельсе, значит радиус до точки, к которой приложена сила трения, меньше радиуса шарика) где-то было видео, где вы это разбирали
@JolykYa
@JolykYa Год назад
Чтобы не было стробоскопа, надо снимать с выдержкой, обратной частоте кадров.
@panpivladec7287
@panpivladec7287 Год назад
Проще говоря, катится всегда в горку, даже если поверхность горизонтальная за счёт деформации поверхности. Плюс деформация самого катящегося тела, даже если оно было изготовлено как идеальный круг.
@dendrit17
@dendrit17 Год назад
Снимите видео - почему тор из воздуха под водой не всплывает если его пускают горизонтально (дельфины например)
@user-gb4vs9hx8b
@user-gb4vs9hx8b Год назад
Потери на нагрев, в следствии пластической деформации колеса в месте пятна контакта + увеличение нагрузки на подшипники оси вращения.
@NuI4to
@NuI4to Год назад
Не мой конёк физика :) но полагаю, что в случае соединения колёс смещается центр массы от оси к краю, и инерция колёса становится значительно ниже.
@NationalVerrater
@NationalVerrater Год назад
В пятне соприкосновения колес происходит сцепление, слипание точек обода и расцепление, на расцепление и уходит энергия.
@mrgoodpeople
@mrgoodpeople Год назад
Было бы интересно рассмотреть работу гусениц в такой ситуации.
Далее
Кольцо на стержне ● 1
9:43
Просмотров 26 тыс.
Почему физики любят СГС?
20:16
Просмотров 59 тыс.
Китайка и Пчелка 10 серия😂😆
00:19
Пифагор и его открытия
22:22
Просмотров 115 тыс.
Вектор Умова-Пойнтинга ● 1
17:40
Сила трения (для чайников)
16:24
Галилей и его открытия
16:26
Просмотров 49 тыс.
Сопло Лаваля
15:15
Просмотров 157 тыс.
Важность скольжения шин
6:29
Просмотров 14 тыс.