А) Первая аксиома (принцип инерции)

Всякая изолированная материальная точка находится в со­стоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока приложенные силы не выведут ее из этого состояния.

Это состояние называют состоянием инерции. Вывести точку из этого состояния, т.е. сообщить ей некоторое ускорение, может внешняя сила.

Всякое тело (точка) обладает инертностью. Мерой инертность является масса тела.

Массой называют количество вещества в объеме тела, в классической механике ее считают величиной постоянной. Единица из­мерения массы — килограмм (кг).

б) Вторая аксиома (второй закон Ньютона — основной закон динамики)

Зависимость между силой, действующей на материальную точ­ку, и сообщаемым ею ускорением следующая:

На все тела на Земле действует сила тяжести, она сообщает телу ускорение свободного падения, направленное к центру Земли:

G = т g ,

где g = 9,81 м/с ² , ускорение свободного падения.

 

В) Третья аксиома (третий закон Ньютона)

Силы взаимодействия двух тел равны по величине и направле­ны по одной прямой в разные стороны (рис. 13.1):

 

Г) Четвертая аксиома (закон независимости действия сил)

Каждая сила системы сил действует так, как она действовала бы одна.

Ускорение, сообщаемое точке системой сил, равно геометриче­ской сумме ускорений, сообщенных точке каждой силой в отдельно­сти (рис. 13.2):

 

Понятие о трении. Виды трения

Трение — сопротивление, возникающее при движении одного шероховатого тела по поверхности другого. При скольжении тел воз­никает трение скольжения, при качении — трение качения. Природа сопротивлений движению в разных случаях различна.

А) Трение скольжения

Причина — механическое зацепление выступов. Сила сопроти­вления движению при скольжении называется силой трения сколь­жения (рис. 13.3а).

 

Законы трения скольжения:

1. Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нор­мального давления:

где R — сила нормального давления, направлена перпендикулярно опорной поверхности;

f — коэффициент трения скольжения.

 

 

В случае движения тела по наклонной плоскости (рис. 13.36)

R = Gcosα,

где α— угол наклона плоскости к горизонту.

Сила трения всегда направлена в сторону, обратную направлению движения.

 

1. Сила трения меняется от нуля до некоторого максимального значения, называемого силой трения покоя (статическое трение):

0 ≤ F_f ≤ F_fo

 

F_fo — статическая сила трения (сила трения покоя).

 

3. Сила трения при движении меньше силы трения покоя. Сил трения при движении называется динамической силой трения ( F_f )

F_f ≤ F_fo

 

Поскольку сила нормального давления, зависящая от веса и направления опорной поверхности, не меняется, то различают статический и динамический коэффициенты трения:

F_f = fR; F_fo = f_oR.

 

Коэффициент трения скольжения зависит от следующих факторов:

а)  от материала:

материалы делятся на

· фрикционные (с большим коэффициентом трения)

· антифрикционные (с малым коэффициентом трения), например f = 0,1- 0,15 (при скольжении стали по стали всухую), f = 0,2- 3 (при скольжении стали по текстолиту)

· от наличия смазки, например f = 0,04 - 0,05 (при скольжении стали по стали со смазкой);

· от скорости взаимного перемещения.

 

Б) Трение качения

Сопротивление при качении связано с взаимной деформацией грунта и колеса и значительно меньше трения скольжения.

Обычно считают грунт мягче колеса, тогда в основном деформируется грунт, и в каждый момент колесо должно перекатываться через выступ грунта. Для равномерного качения колеса необходимо прикладывать силу F_дв (рис. 13.4).

Условие качения колеса состоит в том, что движущийся момент должен быть не меньше момента сопротивления:

F_дв ∙r > Nk;

N= G                                   

где k — максимальное значение плеча (половина колеи) принимается за коэффициент трения качения, размерность — сантиметры.

 

Ориентировочные значения k (определяются экспериментально):

· сталь по стали k = 0, 005 см

· резиновая шина по шоссе — к = 0,24 см.