X Спасибо, Ваш голос за продвижение этого комента
в самостоятельный пост в блогах принят.
Модераторы рассмотрят вашу заявку.

Перейти к содержимому


Фотография

Предельный коэффициент трения

лыжи скользяк трение скольжение тюнинг

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 31

#21 badskier

badskier

    Лыжник

    • 1
  • Лыжебордеры
  • 3231 сообщений

Отправлено 27 March 2017 - 14:53

Продолжим про трение, ....

.... Всё это для простоты можно назвать "трением скольжения лыжника при спуске" и все эти процессы спрятать в "силу трения при спуске", составляющей некоторый процент от силы нормального давления лыжника на склон.

Вообще в физике есть определённые понятия и термины. И трение скольжения - это все таки трение скольжения и у него своя физика.

Поэтому давайте не будем собаку запихивать в слона.

 

Вы вот верно на деформационные процессы обратили внимание, именно они и обуславливают физику опоры лыжи.

Лыжник для торможения применяет технику закантовки лыжи имеющей степень поперечной ориентации к направлению движения лыжника. И трение скольжения тут не играет вообще никакой значимой роли.

То есть в рассмотрении физики торможения (если уж о нем говорить) трение скольжения можно просто оставить без внимания. 

 

В топ-посте я слово "скольжение" и "об снег" употребил не в терминологическом смысле, а в житейском. Мы привыкли называть взаимодействие лыжи скольжением. Ну на льду определённого диапазона температур это будет именно скольжение с трением скольжения. Но на снегу весь комплекс физических явлений участвующих в движений лыжи по снегу посложнее и не трение скольжения там главное.

 

Вот например на разном снегу одного и того же участка трассы одни и те же лыжи имеют ощутимо разную предельную скорость. Считаете, трение скольжения различается? :)


  • 0

#22 mcureenab

mcureenab

    Как с цепи сорвался

  • Лыжебордеры.
  • 22566 сообщений
  • Город:BigWood 06 - 07.04.2024

Отправлено 30 March 2017 - 10:06

Наименьший коэффициент трения у стали по льду.

 

Сталь заточенная по льду (коньки) 0,015

 

http://minkor.ru/upl...ik/170310-2.pdf

 

Для сравнения 

 

Подшипник скольжения смазанный 0,02-0,08

 

Катайтесь на кантах, это лучшее, что можно предложить.

 

Еще интересные данные, чтобы в реальном вопросе ориентироваться, а не в сферическом коне, но не для льда.

 

http://alexfl.pro/in...orm_stali5.html


Сообщение отредактировал mcureenab: 30 March 2017 - 10:15

  • 0

#23 badskier

badskier

    Лыжник

    • 1
  • Лыжебордеры
  • 3231 сообщений

Отправлено 31 March 2017 - 09:20

Нам не нужен наименьший коэффициент трения. Нам нужно знать, что будет, если он станет равным нулю.


  • 0

#24 rst

rst
    • 1
  • Лыжебордеры
  • 15045 сообщений

Отправлено 31 March 2017 - 22:48

 при угле склона 13 градусов "коэффициент трения" 0,23, а при угле 26 градусов коэфициент трения 0.49, 

ну что вы такое придумали, ну не зависит коэффициент трения от угла ))

сила зависит, коэфф нет - по вашему у вертикальной стенки коэфф трения равен нулю wink.png


  • 0

#25 badskier

badskier

    Лыжник

    • 1
  • Лыжебордеры
  • 3231 сообщений

Отправлено 01 April 2017 - 05:53

В соседнем разделе затронули вопрос наличия у скользящей продольно лыжи трения покоя для остальных направлений. Разразился горячий спор, который в итоге был вынесен в отдельную тему.


  • 0

#26 egors

egors
    • 4
    • 1
  • Лыжебордеры
  • 3640 сообщений
  • Город:ГОблинск

Отправлено 03 April 2017 - 17:12

А вот исключительно из-за погоды, плесну керосинчику icon_smile.gif

Кстати, регулярно всплывает тема с керосином, который в каких-то условиях ЕДЕТ

 

1. Да ладно, давайте лыжи с 0 трением! Даже лучше мои ГС-ки к старту ТАК намазать.
Обещаю откатать и подробно описать ощущения, раньше это у меня вроде получалось rolleyes.gif

 

2. Не вижу проблем с нулевым трением.
Вот бывает как попадешь в мазь, да не поленишься почистить-разогнать, так даже в очереди на подъемник неудобно стоять. Все шагают как нормальные, а ты задом на них скатываешься. Только палки и спасают.

Зато катить, особенно на пологом тягуне очень приятно: все уже толкаются, а ты мимо шуршишь. 

smile.png

Вот это и примем за 0 трения в пределах погрешности измерений на фоне кантов, палок, сопротивления воздуха и (для любителей все разделять) проминания снега. 

 

3. В теоретическом споре не участвую. Ибо трение - вообще одна из мутнейших тем. 
А в дипломе у меня написано физика-физика, что, как известно математикам, = 0


Сообщение отредактировал egors: 03 April 2017 - 17:14

  • 1

#27 Antry

Antry
  • Лыжебордеры
  • 1102 сообщений

Отправлено 04 April 2017 - 00:41

Идея заключалась в том чтобы попробовать применить к горным лыжам известное из курса школьной физики (но основательно позабытое) равенство коэффициента трения скольжения тангенсу угла наклона поверхности при условии что скорость скольжения бруска установилась постоянной. Это вытекает из того что при этом условии уменьшение потенциальной энергии бруска полностью тратится на работу сил трения.
Сходство лыжника с бруском заключается в скольжении по склону с приблизительно постоянной скоростью. Отличие заключается в том, что лыжник даже на крутом и обледенелом склоне может двигаться с постоянной скоростью потому что притормаживает и поддерживает скорость на контролируемом уровне. Чем больше мастерство, тем выше контролируемая скорость.

В горах много пологих дорожек, на которых можно поэкспериментировать. Если ехать с постоянной скоростью, то коэффициент трения (с учётом сопротивления воздуха) равен тангенсу угла наклона дорожки. Трение можно уменьшить, если принять стойку скоростного спуска или если поднять одну ногу. Этот последний факт мне до конца не ясен, но на одной ноге на маленькой скорости на укатанной дорожке  скорость начинает возрастать пока не установится на чуть более высоком уровне. Вероятно, закон трения не совсем Кулоновский (вес тот же, а сила трения меньше, давление на снег при этом в 2 раза больше). Понятно, что в данном случае трение зависит только от состояния дорожки и скользящей поверхности лыж. На льду трение меньше, на свежем снегу больше. Усилий для торможения лыжник не прикладывает никаких, просто скользит как деревянный брусок. Коэффициент трения на свежем снегу вряд ли превышает 0,1, а на льду скорей всего не превышает 0,05, всё как по таблице из справочника.

Спуск по прямой по обычному склону с постоянной установившейся скоростью тоже очевидно даёт равенство "коэффициент трения"=(сила трения о снег + сила трения о воздух) / (сила давления на склон)  = тангенс угла наклона склона. Прямо вниз с постоянной скоростью ехать можно, если снег глубокий и пушистый, либо если скорость велика и воздух тормозит. Если склон длинный и крутой, а покрытие жёсткое, скорость будет возрастать намного выше контролируемой. Поэтому мы притормаживаем, причём тем сильнее, чем лучше условия скольжения и круче склон. Трение искусственным образом увеличивается и «коэффициент трения» становится больше  0,1 даже на очень жёстком и скользком покрытии.

Здесь по-моему есть прямая механическая аналогия с движением велосипедиста по горной извилистой дороге вниз с перевала. Трение (в данном случае качения) велосипеда незначительно и если не жать на тормоз, то поездка быстро закончится. Как профессиональный гонщик, так и любитель будут тормозить, только гонщик будет справляться с управлением на более высокой скорости. К трению качения колёс и  трению о воздух добавляется трение скольжения тормозных колодок о барабан. Сопротивление воздуха у гонщика будет немного выше из-за большей скорости, но средний коэффициент суммарного трения (качения+скольжения+воздух)  у обоих при условии что они едут с постоянной скоростью, будет одинаковым и равным тангенсу угла наклона дороги. Гонщику придётся чуть меньше жать на тормоз, поскольку воздух будет его сильнее притормаживать, чем любителя.

Если на склоне отличное скольжение, то все притормаживают, чтобы поддерживать требуемую скорость спуска. У мастера скорость выше, воздух его будет притормаживать сильнее, чем новичка. Аналогично как горная дорога имеет более пологий уклон чем склон, на котором она построена, так же и путь лыжника, едущего дугами, имеет более длинную и в среднем чуть более пологую (на несколько градусов) траекторию. «Средний коэффициент трения» будет равен тангенсу угла наклона траектории beta, который в зависимости от крутизны поворотов на 0,05 – 0,1 меньше, чем тангенс угла наклона склона alfa. Это всё справедливо при нединамичном катании или при косом спуске, когда давление на склон всё время одинаковое, с плавными поворотами и горнолыжник больше напоминает деревянный брусок, велосипедиста шоссейника или лыжника бегуна. Сила трения при установившемся движении равна F=mgSin(beta) сила давления на склон равна N=mgCos(beta) и коэффициент трения к=F/N=tg(beta).
 
 Если есть динамичные повороты, то сила давления на лыжи очень мала при разгрузке и больше чем N=mgCos(alfa) при нагрузке, поскольку возникает центростремительная сила, равная  С=mVV/R. Если для простоты ограничиться движением на небольшом участке траектории вдоль линии падения склона и предположить, что на нём лыжник не ускоряется и не теряет скорость, то сила трения равна F=mgSin(alfa), как и в случае с бруском вся потенциальная энергия тратится на работу сил трения. Сила трения F в этом случае зависит от массы и крутизны склона.

Сила давления на лыжи будет лежать в плоскости, перпендикулярной склону и проходящей через радиус поворота. Сила N перпендикулярна склону, сила C лежит в плоскости склона, т.е. перпендикулярна N. Поэтому сила давления на лыжи будет определяться по теореме Пифагора  P=корень(NN+СС).

Коэффициент трения равен k=F/P.
Если знаменатель формулы коэффициента трения увеличивается, то коэффициент трения уменьшается. Знаменатель увеличивается с увеличением скорости V и с уменьшением радиуса поворота R. Числитель увеличивается с увеличением крутизны склона alfa. От массы m к-т трения не зависит.

Сила трения скольжения лыж о снег равна  Fc = F - Fв, где Fв – сила сопротивления воздуха, зависящая от квадрата скорости и площади воздушного сопротивления тела. (Площадь сопротивления тела можно для простоты приближённо выразить через его массу, используя постоянство плотности, чтобы не вводить дополнительных параметров.)

Подставив в эту простую оценочную модель трения скорость V=11 м/с, радиус дуги R=11 м, получим коэффициенты трения для различной крутизны склона в повороте в линии падения:
10 гр - 0,12  15 гр – 0,17  20 гр – 0,23  25 гр – 0,29  30 гр – 0,35.
Коэффициенты трения скольжения лыж о снег будут для этой скорости и площади сопротивления 1 кв. метр приблизительно на 0,08 меньше.


  • 1

#28 badskier

badskier

    Лыжник

    • 1
  • Лыжебордеры
  • 3231 сообщений

Отправлено 04 April 2017 - 05:18

Трение можно уменьшить, если принять стойку скоростного спуска или если поднять одну ногу. Этот последний факт мне до конца не ясен, но на одной ноге на маленькой скорости на укатанной дорожке  скорость начинает возрастать пока не установится на чуть более высоком уровне. 

 потому что не трение!


Сообщение отредактировал badskier: 04 April 2017 - 05:19

  • 0

#29 капитан крюк

капитан крюк
  • Лыжебордеры
  • 4406 сообщений
  • Город:у моря

Отправлено 04 April 2017 - 12:41

мелко бэдлыжник зашел. вот если отменить закон сохранения энэргии, или гравитацию какую нить, этож какие преспективы потрындеть открываются!  а трение - тьфу!


  • 1

#30 badskier

badskier

    Лыжник

    • 1
  • Лыжебордеры
  • 3231 сообщений

Отправлено 04 April 2017 - 13:06

трение?


  • 0

#31 mcureenab

mcureenab

    Как с цепи сорвался

  • Лыжебордеры.
  • 22566 сообщений
  • Город:BigWood 06 - 07.04.2024

Отправлено 11 April 2017 - 08:56

В соседнем разделе затронули вопрос наличия у скользящей продольно лыжи трения покоя для остальных направлений. Разразился горячий спор, который в итоге был вынесен в отдельную тему.

 

Таки теоретически и экспериментально выяснили, что у скользящей лыжи нет трения покоя даже в проекции с нулевой скоростью. Фокус переместился на прочность непосредственно снега и роль трения в этом явлении.


  • 0

#32 badskier

badskier

    Лыжник

    • 1
  • Лыжебордеры
  • 3231 сообщений

Отправлено 11 April 2017 - 12:24

Таки теоретически и экспериментально выяснили, что у скользящей лыжи нет трения покоя даже в проекции с нулевой скоростью. Фокус переместился на прочность непосредственно снега и роль трения в этом явлении.

В этой теме о трении покоя речи не идет :) но там вообще то ничего вы не выяснили... нету у вас возможности выяснить то.

Эту тему я сформулировал немножко хитровато. Была у меня в те времена цель прощупать форум на знание физики... ;)

 

Я по сути поднять хотел вопрос необходимых пределов характеристик лыжи. В частности по сопротивлению скольжению. В наше время можно скользяк и канты сделать гидрофобными, скользить она от этого начнет как по воздуху... но надо ли оно?


  • 1





Темы с аналогичным тегами лыжи, скользяк, трение, скольжение, тюнинг

Количество пользователей, читающих эту тему: 1

0 пользователей, 1 гостей, 0 анонимных