SFC Home > fysiikka > Force > kitka >
Ron Kurtus (revised 15 January 2016)
Rolling friction on resistiivinen voima, joka hidastaa liikkuvan pallon tai pyörän liikettä. Sitä kutsutaan myös vierintävastukseksi.
kun paikallaan olevaan pyörään kohdistetaan voima tai vääntömomentti, on pieni staattinen vierintäkitkavoima, joka jarruttaa vierintäliikettä. Staattisen liukukitkan aiheuttama vastus aiheuttaa kuitenkin sen, että pyörä alkaa pyöriä.
pyörimisen jälkeen liikkeen vastuksena on tyypillisesti useiden kitkavoimien yhdistelmä pyörän ja maan tai muun pinnan kosketuspisteessä.
yksinkertainen versio vierintäkitkayhtälöstä on samanlainen kuin Standardikitkayhtälö.
kysymyksiä, joita sinulla voi olla:
- mikä on vastus alkaa rullata?
- mitkä tekijät vaikuttavat kineettiseen vierintävastukseen?
- mikä on liikkuvan kitkan yhtälö?
tämä oppitunti vastaa näihin kysymyksiin. Hyödyllinen työkalu: yksikkömuunnos
vierintäkestävyys
kun paikallaan olevaan pyörään kohdistetaan voima tai vääntömomentti, on pieni staattinen vierintäkitka, joka vastustaa vierintämoottoria. Se on kuitenkin liian pieni, jotta sillä olisi suurta merkitystä. Sen sijaan staattinen liukukitka estää pyörää yksinkertaisesti liukumasta pintaa pitkin, jolloin pyörä rullaa eteenpäin.
Staattinen liukukäynnistyspyörän valssaus
(Katso lisätietoja liikkuvan liikkeen aloittamisesta.)
kineettinen vierintävastus
kun pyörä on pyörimässä, useat tekijät estävät sen liikkeen.
elastiset muodonmuutokset
, koska kovatkin materiaalit voivat paineen kohdistuessa hieman muuttaa muotoaan. Kosketuksessa olevien pintojen muodonmuutokset ovat tärkeitä tekijöitä vierintäliikkeen estämisessä.
maa-ja vierintäkiekon lievä muodonmuutos
pinnan epätasaisuudet
pyörän pinta ja se, millä se vieritään, eivät ole täysin sileät. Niissä on epäsäännöllisyyksiä.
lähikuva, joka osoittaa pinnan karheutta
tämä pinnan karheus on syy vierintäliikkeen vastukseen. Se aiheuttaa ”hytkymistä”, kun pyörä pyörii.
Molekyylikitka
Molekyylikitka johtuu materiaalien molekyylien vetovoimasta tai adheesiosta. Se on kuin ”tahmeus” tekijä. Kun materiaaleja työnnetään yhteen, molekyylivoimat yrittävät estää niiden irtoamisen toisistaan. Tämä näkyy pitkälle kiillotetuissa metalleissa ja tietyissä materiaaleissa, kuten kumissa.
ääriesimerkkinä pyörän vanteeseen voisi laittaa kaksipuolista teippiä ja nähdä, miten vastusta rullaamiseen on tarrateipillä.
Vierintäkitkan yhtälö
yleinen yhtälö vierintäkitkalle on:
Fr = µrN
missä:
- Fr on vierintäkitkan resistiivinen voima
- µr on kahden pinnan vierintäkitkakerroin (kreikkalainen kirjain ”mu” sub r)
- n on normaali pyörää pintaan työntävä voima
tämä yhtälö on yksinkertainen versio vierintäliikkeen vastuksesta. Monimutkaisempia versioita ovat muun muassa pyörän halkaisijan ja nopeuden vaikutukset.
normaali voima
jos kappale vierii tasaisella pinnalla, normaali voima N on pyörän ja pyörän akselia työntävän ajoneuvon paino.
vierintäkitkakerroin
esimerkkejä vierintäkitkakertoimesta ovat:
- Junanpyörä teräsradalla: 0,001
- tavallinen autonrengas kuivalla jalkakäytävällä: 0,015
- Kuorma-auton rengas kuivalla jalkakäytävällä: 0.006-0.01
Yhteenveto
Vierintäkitka (tai vierintävastus) on vierintäkuulan tai-pyörän liikettä hidastava resistiivinen voima.
kun paikallaan olevaan pyörään kohdistetaan voima tai vääntömomentti, staattinen vierintäkitka jarruttaa liikettä. Kun pyörä on pyörimässä, liikkeen vastuksena on tyypillisesti useiden kitkavoimien yhdistelmä pyörän ja maan tai muun pinnan kosketuspisteessä.
yksinkertainen versio vierintäkitkayhtälöstä on samanlainen kuin Standardikitkayhtälö.
Roll with the punches
Resources and references
Ron Kurtuksen ansiot
Websites
Friction Resources – Extensive list
Rolling friction and rolling resistance – includes coefficients – Engineering Toolbox
Rolling Friction – simple explanation – Davidson College
vierintävastus – Wikipedia
Kirjat
Parhaiksi arvioidut Kirjat Kitkatutkimuksesta
Parhaiksi arvioidut Kirjat Kitkakokeista
kysymyksiä ja kommentteja
Onko sinulla kysyttävää, kommentteja, tai mielipiteitä tästä aiheesta? Jos näin on, Lähetä palautetta sähköpostitse. Yritän soittaa sinulle mahdollisimman pian.
Jaa tämä sivu
klikkaa nappia kirjanmerkiksi tai Jaa tämä sivu Twitterin, Facebook, sähköpostin tai muiden palveluiden kautta: