XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В окружающем нас мире существует множество физических явлений: гром и молния, дождь, электрический ток, трение и другое. Однако наиболее интересным является трение. Почему возникает трение, на что оно влияет и от чего зависит?

Немного разбежавшись, можно лихо прокатиться по ледяной дорожке. Но попробуйте сделать это на обычном асфальте. Впрочем, и пробовать не стоит, не получится. Виновницей вашей неудачи станет большая сила трения. По этой же причине сложно сдвинуть с места массивный стол или, скажем, пианино.

В месте соприкосновения двух тел всегда возникает взаимодействие, которое препятствует движению одного тела по поверхности другого. Его и называют трением. А величину этого взаимодействия — силой трения [4, с. 12].

Представим себе, что вам надо передвинуть тяжелый шкаф. Вашей силы явно не хватает. Увеличим «сдвигающую» силу. Одновременно увеличивается и сила трения покоя. И направлена она в сторону противоположную движения шкафа. Наконец, «сдвигающая» сила «побеждает» и шкаф трогается с места. Теперь в свои права вступает сила трения скольжения. Но она меньше силы трения покоя и дальше шкаф передвигать значительно легче.

Вам, конечно, приходилось наблюдать, как 2-3 человека откатывают в сторону автомобиль с внезапно заглохшим двигателем. В данном случае на колеса автомобиля действует сила трения качения. Этот вид трения возникает при перекатывании одного тела по поверхности другого. Трение качения гораздо меньше силы трения скольжения. Поэтому совсем легко передвигать тяжелую мебель, если она снабжена колёсиками.

Итак, различают 3 вида сил трения:

• трение скольжения;

• трение качения;

• трение покоя[4, с. 24].

Быстрота изменения скорости называется ускорением. Но, поскольку, сила трения замедляет движение, то это ускорение будет со знаком «минус». Правильно будет сказать, под действием трения тело движется с замедлением.

Если рассмотреть гладкую поверхность полированного стола или льда через лупу (увеличительное стекло), то вы увидите крохотные шероховатости, за которые и цепляется тело, скользящее или катящееся по его поверхности.

В точках соприкосновения молекулы настолько сближаются, что начинают притягиваться друг к другу. Но тело продолжает движение, атомы удаляются друг от друга, сцепки между ними рвутся. Это приводит в колебание освободившиеся от притяжения атомы. Примерно так, как колеблется освобожденная от растяжения пружина. Мы же воспринимаем эти колебания молекул как нагревание. Вот почему трение всегда сопровождается повышением температуры соприкасающихся поверхностей [3, с. 20].

Значит, существуют две причины, вызывающие это явление:

неровности на поверхности соприкасающихся тел;

силы межмолекулярного притяжения.

Вероятно, вам приходилось замечать, резкое торможение санок, если они съезжают на участок, посыпанный песком. И ещё одно интересное наблюдение, когда на санках находится один человек, они проделают, съехав с горки, один путь. А если двое друзей будут съезжать вместе, санки остановятся быстрее. Следовательно, сила трения:

зависит от материала соприкасающихся поверхностей;

кроме того, трение возрастает с увеличением веса тела;

действует в сторону противоположную движению [4, с. 14].

Вышеперечисленные законы трения подтвердили и опыты определения коэффициента трения, проведенные методом предельного угла (Рис.1):

_D

y

^В

h

х

^ObA

Рис.1. Трибометр с бруском.

Брусок положили гладкой поверхностью на горизонтальную плоскость (трибометр) и постепенно увеличивали угол наклона, пока брусок не начнет скользить. Затем, винтом зафиксировали это положение. Измерили b и h и нашли 0, как для гладкой, так и для шероховатой поверхностей [2, с. 63].

Для определения коэффициента трения рассмотрим силы, действующие на брусок. На него действует сила тяжести ,сила реакции опоры и сила трения . Если рассматривать граничное условие покоя, то есть когда брусок только начинает двигаться, то можно считать, что под действием всех этих сил брусок находится в состоянии покоя. Применив первый закон Ньютона для бруска, записав это равенство в проекциях на ось x и y и решив систему получившихся уравнений, получим . По этой формуле и определяется коэффициент трения покоя:

Таблица 1. Гладкая поверхность

№ п/п	b, м	b, м	h, м	h, м	0	0
1	60,5	0,1	25,5	0,9	0,4214	0,0149	0,0243
2	61,0	0,4	24,5	0,1	0,4016	0,0049	0,0243
3	60,5	0,1	24,0	0,6	0,3966	0,0099	0,0243
Cр	60,6	0,2	24,6	0,5	0,4065	0,0099	0,0243

Таблица 2. Шероховатая поверхность

№ п/п	b, м	b, м	h, м	h, м	0	0
1	60,5	0,1	28,5	2,0	0,4710	0,0330	0,0873
2	61,0	0,4	34,5	4,0	0,5702	0,0662	0,0873
3	60,5	0,1	28,5	2,0	0,4710	0,0330	0,0873
Cр	60,6	0,2	30,5	2,6	0,5040	0,0440	0,0873

Законы трения широко известны и применяются в судебной экспертизе. Большое влияние это оказало на такой вид экспертиз, как трасология. Более наглядно это можно продемонстрировать на транспортной трасологии.

Транспортная трасология — подраздел трасологии, в котором изучаются закономерности отображения в следах информации о событии дорожно-транспортного происшествия и его участниках, способы обнаружения следов транспортных средств и следов на них, а также приемы извлечения, фиксации и исследования отобразившейся в них информации.

Криминалистическое значение имеют следующие следы, изучаемые транспортной трасологией:

следы ходовой части;

следы выступающих частей транспортного средства;

отделившиеся от транспортного средства части и детали (следы-предметы).

Следы транспортных средств важны при расследовании дорожно-транспортных происшествий, а также преступлений, в ходе которых транспортное средство использовалось для вывоза похищенного, для прибытия и убытия с места преступления и так далее [1, с. 275].

По следам ходовой части, выступающих частей и по следам-предметам может быть идентифицировано транспортное средство (или установлена его групповая принадлежность). Вместе с тем их изучение позволяет решать задачи, связанные с механизмом происшедшего события: определять направление и режим движения; место столкновения (наезда); угол и линию столкновения и другое.

Следы ходовой части оставляет безрельсовый транспорт (автомобили, мотоциклы, велосипеды и другое). Ввиду наибольшей распространенности автомобилей целесообразно ограничиться изучением следов их ходовой части. При этом многие данные будут аналогичны и для других транспортных средств (мотоциклов, тракторов) [1, с. 277].

Следы качения возникают в результате поступательно-вращательного движения колеса, торможения и пробуксовки, следы скольжения — при полной блокировке колес в процессе торможения.

В зависимости от свойств воспринимающей поверхности следы ходовой части могут быть поверхностными и объемными. Первые делятся на следы наслоения (автомобиль проехал по луже, а затем по сухому асфальту) и отслоения (следы на загрязненной поверхности). Следы наслоения бывают позитивными — от окрашенных выступающих частей, и негативными — от частиц грязи, застрявших в углублениях между грунтозацепами колеса. Объемные следы являются результатом остаточной деформации грунта (песка, глины, рыхлой земли) и способны передать не только объемную копию (модель) беговой части протектора, но и данные о боковых его частях [5, с. 48].

По следам ходовой части определяют направленность и режим движения (торможения, остановки); вид, модель автомобиля, а при наиболее благоприятных случаях проводят его отождествление.

Наряду с идентификационными задачами по следам ходовой части решают и задачи диагностические: определение направленности и режима движения (факта торможения, остановки и другое). О торможении судят по уменьшающейся четкости отображения рисунка протектора, по изменению рисунка, наличию поперечных полос. Если при полном торможении возникли следы "юза" (скольжения), то их используют для установления скорости автомобиля перед его остановкой (автотехническая экспертиза) [6, с. 18].

Список литературы:

1. Аверьянова, Т.В., Белкин, Р. С. Криминалистика. / Т.В. Аверьянова, Р.С. Белкин – М.: НОРМА – ИНФРА-М, 2000. – 990 с.

2. Заднепровский, Р.П. О коэффициенте трения скольжения тел различного физического состояния / Р.П. Заднепровский // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2006. №6. – С. 60-66.

3. Крагельский, И.В. Развитие науки о трении / И.В. Крагельский, В.С. Щедров. – М.: Изд-во АН СССР, 1956. – 312 с.

4. Пенлёве, П. Лекции о трении / П. Пенлёве. – М.: Гостехиздат, 1954. – 316 с.

5. Третьяков, Е.М. Основные законы контактного сухого трения при упругой и пластической деформации твёрдых тел / Е.М. Третьяков // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2006. №2. – С. 47-59.

6. Щапов, В.П. Основы транспортной трасологии: методическое пособие для следователей и судей. / В.П. Щапов – Новосибирск: СРЦ СЭ Минюста России, 2007. – 35 с.

Bibliography:

1. Averyanova, TV, Belkin, R. S. Forensic Science. / T.V. Averyanova, R.S. Belkin – M.: NORMA – INFRA-M, 2000. – 990 p.

2. Zadneprovsky, R.P. On the coefficient of sliding friction of bodies of different physical state / R.P. Zadneprovsky // Problems of mechanical engineering and machine reliability. 2006. №6. – P. 60-66.

3. Kragelsky, I.V. Development of the science of friction / I.V. Kragelsky, V.S. Schedrov. – M.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1956. – 312 p.

4. Penlev, P. Lectures on friction / P. Penlev. – M.: Gostekhizdat, 1954, – 316 p.

5. Tretyakov, E.M. The basic laws of contact dry friction during elastic and plastic deformation of solids / Е.М. Tretyakov // Problems of mechanical engineering and machine reliability. 2006. №2. – P. 47-59.

6. Shchapov, V.P. Basics of transport trasology: a methodological guide for investigators and judges. / V.P. Shchapov – Novosibirsk: SRC FE of the Ministry of Justice of Russia, 2007. – 35 p.

Код для цитирования: Скопировать