|
Очерк 6. Электродинамика Максвелла
Очерк 8. Макроскопическая природа трения 8.1. Состояние вопроса и постановка задачи 8.2. Течение жидкостей и газов
|
[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]
Очерк
8. 8.1. Состояние вопроса и постановка задачи Наука о трении (трибоника) изучает различные аспекты контактного взаимодействия материальных тел — твёрдых, сыпучих, жидких или газообразных — при их относительном движении. Важнейшие из этих аспектов — энергетика процесса взаимодействия и износ контактирующих поверхностей. Они в решающей мере определяют проблему сбережения энергетических и материальных ресурсов на современном этапе научно-технического прогресса. Установлено, что приблизительно от одной трети до половины вырабатываемых в мире энергетических ресурсов теряется в процессе их использования из-за трения. Столь же внушительными являются потери различных материалов на замену изношенных деталей машин. Изучением причин трения и природы этого явления в разные времена и эпохи занимались самые выдающиеся естествоиспытатели: Аристотель, Леонардо да Винчи, Галилей, Ньютон, Эйлер, Джоуль и многие другие. По трению накоплен обширный и разнообразный теоретический и экспериментальный материал. Тем не менее наука о трении остаётся «белым пятном» в физике, являясь чисто эмпирической. Считается, что в основе процессов трения лежат электромагнитные взаимодействия, однако сколько-нибудь удачных попыток решения проблемы на этом пути пока не отмечалось. Существует даже крайняя точка зрения, согласно которой создание универсальной (общей) теории трения принципиально невозможно. Причём загадочными остаются не только различные явления и эффекты, сопровождающие процесс трения, о которых речь впереди, но и основные количественные соотношения — законы трения Амонтона и Кулона. Ясно, что без удовлетворительного обобщения имеющихся данных по трению не может быть решена и проблема унификации физических взаимодействий в целом. Очевидно, что создание общей теории трения возможно только на базе макроскопического описания процессов деформирования граничного или контактного слоя как реальной среды, обладающей свойствами твёрдого тела (упругостью) и жидкости (вязкостью). И такие попытки известны (Б. В. Дерягин, А. Ю. Ишлинский, И. В. Крагельский и др.). В них используются вязко-упругие модели Кёльвина-Фойгта или Максвелла, позволяющие составить дифференциальные уравнения деформирования граничного слоя. Результат интегрирования уравнений обычно представляет собой временны̀е функции, описывающие процесс запаздывания (последействия) деформаций или релаксации (расслабления) напряжений. Однако эти функции мало приспособлены для толкования экспериментальных данных, т. к. последние обычно получают в виде энергетических характеристик, описывающих зависимость силы трения от величины или скорости деформирования контактного слоя, а не от времени. Если отказаться от традиционного интегрирования исходных дифференциальных уравнений и применить простой подстановочный приём, как это будет показано ниже, то ситуация становится вполне обнадёживающей. [Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив] |