Vláknové tření

Tažení zatíženého pásu přes válec Vláknové tření (také pásové tření) je odpor, který je kladen vláknu (pás, lano) při jeho smýkání po zaoblené ploše.

Výpočet

Ideální nehmotné vlákno je zatížené na konci silou F_1 (břemenem), tažené přes ideální válcovou plochu o poloměru r, s níž má součinitel Coulombova smykového tření \mu, tak, že se dotýká v úhlu \beta (takzvaný úhel opásání), musí být taženo silou F_2, pro kterou platí takzvaný Eulerův-Eytelweinův vzorec: : F_2=F_1 \cdot e^{\mu\beta} \, , kde e je Eulerovo číslo a \beta je úhel udaný v obloukové míře. Z uvedeného vztahu vyplývá, že na poloměru válce nezáleží.

Využití

Hlavní využití efektu vláknového tření ve strojírenství je v řemenových převodech, kde vláknové tření limituje velikost přenášeného výkonu. Dále se využívá vláknové tření v pásových brzdách a ve Schwarzově třecí spojce. +more Uvazování lodí na dva čepy bez uzlu je založeno na vláknovém tření. Soudržnost věcí vytvořených zkrucováním vláken tj. textilií, nití, provazů a lan je také dána vláknovým třením.

Závislost jednotlivých veličin na velikosti tření

Ze vzorce je jasné že: * Velikost síly F_2 je přímo úměrná zatěžující síle F_1 * e "Eulerovo číslo" je konstantní a číselně přibližně odpovídá 2,718. * Vzrůstající velikost úhlu opásání a součinitele tření velmi razantně zvětšuje vláknové tření, protože tyto veličiny jsou v součinu a navíc v exponentu.

Transformace vzorce při různém působení síly

Ze vzorce vyplývá, že těleso je možné nahoru vytahovat, nebo jen kontrolovaně spouštět . Zásadní pravidlo pro určení sil zní SÍLA F2 JE VŽDY TA VĚTŠÍ SÍLA.

Vysvětlení, proč je F2 vždy větší

Vycházejme ze základního vzorce F_2=F_1 \cdot e^{\mu\beta} \, . Tento vztah, respektive součin má dva členy. +more F1 necháme, protože to je právě ta síla, se kterou F2 porovnáváme. Kdyby se zvětšila/zmenšila F1, přímo úměrně se zvětší/zmenší F2.

Vyplývá nám tedy, že aby byla F2 menší než F1, musí být e^{\mu\beta} \, menší než jedna, protože jestliže vynásobíme F1 číslem menší jedna, dostaneme menší číslo, než je F1 (500×0,9=450, 450e^{\mu\beta} \, je tedy ten, který musí být menší než jedna. Aby bylo Člen e^{\mu\beta} \, menší než jedna je potřeba, aby * byla velikost Eulerova čísla menší jedné, což není. +more Odpovídá totiž 2,71. Kdyby ale bylo e menší jedné a součin úhlu opásání a součinitele tření roven jedné, tak by byl celý součin, třeba (pro nesmyslné e rovné 0,68) F_2=F_1 \cdot 0,68^{1} \, . Tedy F2 by byla 0,68 větší než F1 takže menší. Právě jsme se ale dozvěděli, že to nejde. * byl součin \mu\beta menší než nula. Tedy záporné číslo, což nemůže být, protože žádný záporný úhel opásání ani záporný součinitel tření není. * Kdyby byl součin NULA, což také nejde, protože buďto \mu nebo \beta by muselo být nula, což také nejde. Ale kdyby to šlo (ideální stav bez tření např, kdy \mu=0 ), tak by bylo F_2=F_1 \cdot e^{0} \, . Cokoliv na nultou je jedna, takže by se F_2=F_1 \cdot 1 . To ale jen v teorii při nulovém tření. Existují tedy úkony dvojího typu: * Břemeno táhne síla přes větev vzhůru, tzn platí vzorec F_2=F_1 \cdot e^{\mu\beta} \, . * Břemeno sjíždí dolů a síla ho jen brzdí (Kdybychom působili silou menší, břemeno by se nekontrolovaně řítilo dolů. ). Vzorec pro tento případ se poněkud upraví (F2 je větší síla, tudíž tíha břemene) F_1 \, = \frac {F_G}{e^{\mu\beta}} .

Související články

Tření * Řemenový převod

Kategorie:Dynamika Kategorie:Fyzikální jevy