Czy współczynnik tarcia zależy od temperatury?

Aug 16 2020

Więc ostatnio myślałem o hamulcach w samochodzie. Kiedy hamulce są używane, siła działająca do przodu jest zamieniana na ciepło w tarczach hamulcowych. Kiedy hamulce są chłodne (na początku) mają zdolność pochłaniania dużej ilości ciepła i mają większą siłę hamowania. Ale gdy hamulce się nagrzewają, ich zdolność do pochłaniania większej ilości ciepła powinna się zmniejszać, a siła hamowania również maleje.

Czy to oznacza, że ​​współczynnik tarcia maleje wraz z temperaturą? Jeśli tak, jak to działa pod mikroskopem? Zwykle współczynnik tarcia jest miarą tego, jak gładkie lub chropowate są te dwie powierzchnie, jaki wpływ ma na to ciepło?

Odpowiedzi

TonyStark Aug 16 2020 at 15:48

Krótko mówiąc, tak.

Chociaż ta zmiana jest w dużej mierze zależna od materiału, wraz ze zmianą temperatury, wewnętrzny mechanizm powodujący tarcie (stary lub nowoczesny mechanizm) zmienia się, więc zmienia się wartość współczynnika tarcia.

Ogólnie wartość ta maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Zgodnie z nowoczesnym mechanizmem, wraz ze wzrostem temperatury, siły międzycząsteczkowe między powierzchniami zmniejszają się. Jest to podobne do tego, że wraz ze wzrostem temperatury ciało stałe topi się, a ciecz odparowuje, przez co tarcie maleje.


PS Zakładam, że znasz mechanizm tarcia, bo sposób, w jaki opisałeś zjawisko jest niezwykły. Na wypadek, gdybyś potrzebował bardziej szczegółowego komentarza wyjaśniającego poniżej.

Cleonis Aug 16 2020 at 17:46

Jak stwierdzono w odpowiedzi udzielonej wcześniej, generalnie jest tak, że wyższa temperatura hamulców wiąże się z niższym współczynnikiem tarcia.

Ta utrata współczynnika tarcia jest znana jako „zanikanie hamulca”.

Zanikanie hamulców jest oczywiście bardzo niebezpieczne. Powiedzmy, że samochód ukończył okrążenie na torze, na którym ciężko hamuje, a kierowca ponownie zbliża się do tego samego zakrętu, z taką samą prędkością jak na pierwszym okrążeniu. Teraz hamulce nie mają już takiej samej siły hamowania.

Jednak nie jest tak, że każdy materiał będzie wykazywał blaknięcie hamulca. Opracowano materiały, które zachowują wysoki współczynnik tarcia, gdy są rozgrzane do czerwoności. Materiały te są używane w wyścigach.

Pamiętam demonstrację tego w programie telewizyjnym.
Potężny samochód został wyposażony w klocki i tarcze hamulcowe wykonane z tak bardzo drogiego materiału. Kierowca wyścigowy jechał samochodem przez kilka okrążeń, cały czas hamując tak agresywnie, jak to tylko możliwe. Gdy hamulce były bardzo gorące, samochód wrócił do kamery, a kamera zanurkowała na jedno z kół, pokazując, że tarcza hamulcowa rozżarzona do czerwoności. Kierowca potwierdził, że hamulce nie wykazały żadnego zauważalnego zaniku hamulców.