میرایی کولن(اصطکاکی)

خطای اسکریپتی: پودمان «AfC submission catcheck» وجود ندارد. میرایی کولن یا میرایی کولمب نوعی میرایی مکانیکی با مقدار نیروی ثابت است که در آن انرژی جنبشی سیستم از طریق اصطکاک لغزشی جذب می‌شود (اصطکاک، نیرویی است که بر اثر حرکت نسبی دو سطح با یکدیگر ایجاد می‌شود).

میرایی کولن یک مکانیزم میرایی رایج در ماشین‌ می‌باشد.

تاریخچه[ویرایش]

نام این پدیده برگرفته از نام شارل آگوستن دو کولن است. او که در زمینه مکانیک تحقیق می‌کرد، در سال ۱۷۸۱ مقاله‌ای تحت عنوان «نظریه ماشین‌های ساده» را برای مسابقه‌ای در آکادمی علوم منتشر کرد. کولومب بعدها به خاطر فعالیت‌هایش در زمینه الکتریسیته و مغناطیس شهرت بیشتری کسب کرد.

حالت‌های اصطکاک کولنی[ویرایش]

میرایی کولنی انرژی را با اصطکاک جذب کرده که انرژی جنبشی را به انرژی حرارتی(گرما) تبدیل می‌کند. اصطکاک کولنی دارای دو حالت مجزا است: ایستا و جنبشی.

اصطکاک ایستا: زمانی رخ می‌دهد که دو جسم هیچ حرکت نسبی نسبت به هم نداشته باشند، به عنوان مثال زمانی که هر دو جسم ساکن باشند. نیروی F_s که بین اجسام اعمال می‌شود(از نظر بزرگی)، از حاصل‌ضرب نیروی نرمال N و ضریب اصطکاک ایستا μ_s کمتر است:

$|{F_{s}}|<\mu _{s}N$

اصطکاک جنبشی: زمانی رخ می‌دهد که دو جسم در حال حرکت نسبی نسبت به هم بوده و بر روی هم می‌لغزند. نیروی F_k اعمال شده بین اجسام متحرک، برابر است با حاصل‌ضرب نیروی نرمال N و ضریب اصطکاک جنبشی μ_k:

$|{F_{K}}|=\mu _{K}N$

بدون توجه به حالت اصطکاک، همواره نیروی اصطکاک در جهت مخالف حرکت نسبی اجسام عمل می‌کند. نیروی نرمال عمود بر جهت حرکت نسبی اعمال می‌شود و تحت تاثیر گرانش (در حالت معمول جسمی که روی سطح افقی قرار گرفته است)، نیروی نرمال برابر با وزن خود جسم است.

از آنجایی که تحت اصطکاک ایستا هیچ حرکت نسبی وجود ندارد، هیچ کاری انجام نمی‌شود و در نتیجه، انرژی‌ای نیز تلف نمی‌گردد. یک سیستم نوسانی تنها از طریق اصطکاک جنبشی میرا می‌شود.

شرح[ویرایش]

یک بلوک با جرم m را در نظر بگیرید که روی سطح افقی زبری تحت محدودیت فنری با ثابت فنر k می‌لغزد. فنر به بلوک متصل بوده و در طرف دیگر به جسمی ثابت وصل است که به بلوک اجازه می‌دهد تا تحت نیروی فنر حرکت کند:

$F=kx$

که در آن x جابجایی افقی بلوک از حالت بدون کشیدگی فنر است. بر اساس قانون سوم نیوتن، روی سطح افقی نیروی نرمال برابر با وزن بلوک است:

$N=mg$

همانطور که گفته شد، 𝐹_k در جهت مخالف حرکت بلوک عمل می‌کند. هنگامی که بلوک به حرکت در می‌آید، به صورت افقی حول نقطه تعادل به جلو و عقب نوسان می‌کند. طبق قانون دوم نیوتن، معادله حرکت بلوک به صورت زیرخواهد بود:

$m{\ddot {x}}=-F-(sgn{\dot {x}})F_{k}=-kx-(sgn{\dot {x}})\mu _{k}mg$

در معادله فوق، ${\dot {x}}$ و ${\ddot {x}}$ به ترتیب سرعت و شتاب بلوک می‌باشند. همچنین علامت اصطکاک جنبشی جهت حرکت بلوک بستگی دارد، نه سرعت آن.

یک مثال از دنیای واقعی برای میرایی کولنی در سازه‌های بزرگ با اتصالات غیرجوشی، می‌تواند بال‌های هواپیما باشد. رده:لرزش و ارتعاشات مکانیکی

This article "میرایی کولن(اصطکاکی)" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:میرایی کولن(اصطکاکی). Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.