Трение качения

Рассмотрим цилиндр, покоящийся на горизонтальной плоскости, когда на него действует горизонтальная сила Q; кроме неё действуют сила тяжести P, а также нормальная реакция N и горизонтальная реакция плоскости (сила сцепления с плоскостью) F_c. Заметим, гладкая плоскость не имеет силы F_c, а N имеется всегда при наличии контакта.

Как показывает опыт, при достаточно малом модуле силы Q цилиндр остаётся в покое. Но этот факт нельзя объяснить, если удовлетвориться введением сил, изображенных на рис.  1. Согласно этой схеме равновесие невозможно, так как главный момент всех сил, действующих на цилиндр -Qr, отличен от нуля. Для устранения отмеченного несоответствия с опытом необходимо отказаться от гипотезы абсолютно твердого тела и учесть, что в действительности цилиндр и плоскость вблизи точки контакта деформируется и существует некоторая площадка контакта конечной ширины 2d. Если под действием внешних сил цилиндр будет катится направо, то реакция опоры будет также смещена направо. Цилиндр будет катиться направо, поворачиваясь в каждый момент вокруг некоторой точки плоскости, к которой приложены реакции N и F_c (рис. 2 ). Считая деформацию малой, заменим эту систему сил системой, изображенной на рис.  3. К цилиндру приложена пара сил с моментом M_tr=Nd. Этот момент называется моментом силы трения качения. Коэффициент трения d качения имеет размерность длины.