Закон Амонтона — Кулона

Зако́н Амонто́на — Куло́на — емпіричний закон макротрибології, що встановлює зв'язок між силою тертя, що виникає при ковзанні тіла по поверхні іншого тіла, з силою нормальної реакції, що діє на тіло з боку поверхні.

Схема дії сил при терті ковзання: W — сила ваги, N — сила нормальної реакції опори, F — прикладена сила, що змушує тіло ковзати по поверхні, F_f — сила тертя ковзання.

Формулювання

У найпростіших випадках сила тертя ${\displaystyle F}$ та нормальне навантаження (або сила нормальної реакції) ${\displaystyle N}$ зв'язані нерівністю:

${\displaystyle |F_{f}|\leqslant \mu \cdot N,}$

яка перетворюється у рівність при наявності відносного руху проковзування.

Закон Амонтона — Кулона Для випадку проковзування пропорційно пов'язує силу тертя і нормальну реакцію. Для найпростіших випадків сила тертя ковзання ${\displaystyle F}$ та нормальне навантаження (або сила нормальної реакції) ${\displaystyle N}$ пов'язані лінійним рівнянням:

${\displaystyle F_{f}=\mu \cdot N,}$

де ${\displaystyle \mu }$ — безрозмірний коефіцієнт тертя, який і несе всю інформацію про тертя.

Він залежить від багатьох факторів, серед яких температура, вологість, швидкість ковзання та ін.

Закон Амонтона-Кулона з врахуванням адгезії

Для більшості пар матеріалів значення коефіцієнта тертя ${\displaystyle \mu }$ не перевищує 1 і знаходиться в діапазоні 0,1...0,5. Якщо коефіцієнт тертя перевищує 1 (${\displaystyle \mu }$ > 1), це означає, що між контактуючими тілами виникає ще сила адгезії N_ad і формула для розрахунку коефіцієнта тертя набуває вигляду:

${\displaystyle \mu ={\frac {F}{N+N_{ad}}}.}$

Історична довідка

Першим закон тертя сформулював Леонардо да Вінчі, який ще у 1519 році стверджував, що сила тертя, що виникає при контакті тіла з поверхнею іншого тіла, пропорційна навантаженню (силі притискування), спрямована проти напрямку руху і не залежить від площі контакту. Модель Леонардо да Вінчі була перевідкрита через 180 років Г. Амонтоном і отримала остаточне обґрунтування в роботах Ш. О. Кулона (1781). Амонтон і Кулон ввели поняття коефіцієнта тертя як відношення сили тертя до навантаження, надавши йому значення фізичної константи, що повністю визначає силу тертя для будь-якої пари матеріалів, що контактують в умовах тертя.

Див. також

• Тертя
• Коефіцієнт тертя

Джерела

• Сивухин Д. В. Общий курс физики — М.: Наука, 1979. — Т. I. Механика. — С. 101—102. — 520 с.
• Кіндрачук М. В., Лабунець В. Ф., Пашечко М. І., Корбут Є. В. Трибологія: підручник/ МОН. – Київ: НАУ-друк, 2009. – 392 с.
• Теорія механізмів і машин/ А. С. Кореняко; Під ред. М. К. Афанасьєва. - К. : Вища шк. Головне вид-во, 1987. - 206 с.