Unterschied zwischen Reibungswinkel und Ruhewinkel

Hauptunterschied - Reibungswinkel vs. Ruhewinkel

Reibungswinkel und Ruhewinkel sind zwei Winkel, die im Maschinenbau auftreten. Der Ruhewinkel wird auch in der Bodenmechanik eingesetzt. Das Hauptunterschied zwischen reibungswinkel und ruhewinkel ist der Der Reibungswinkel ist definiert als der Winkel zwischen der normalen Reaktionskraft und der resultierende Kraft der normalen Reaktionskraft und Reibung wenn ein Objekt gerade anfängt sich zu bewegen, während die Der Ruhewinkel wird als minimaler Winkel einer geneigten Ebene definiert Dies bewirkt, dass ein Objekt die Ebene herunterrutscht. Wir werden später sehen, dass diese beiden Definitionen gleichwertig sind.

Was ist der Reibungswinkel?

Der Reibungswinkel ist definiert als der Winkel zwischen der normalen Reaktionskraft und der resultierenden Kraft der normalen Reaktionskraft und der Reibung. Untersuchen wir zuerst diese Definition und versuchen Sie, den Reibungswinkel in Form einer Formel auszudrücken.

Reibungswinkel definieren

Das Diagramm oben zeigt einen Block, der gegen eine raue Oberfläche gezogen wird. Wenn die Kraft klein ist, wird die Haftreibung () zwischen den Flächen würde verhindern, dass sich der Block bewegt. Wenn Sie langsam den Zug erhöhen,  würde ebenfalls zunehmen, die horizontalen Kräfte ausgleichen und trotzdem verhindern, dass sich der Block bewegt. An einem bestimmten Punkt würde dies jedoch der Block sein gerade anfangen, sich zu bewegen Zu diesem Zeitpunkt hat die Haftreibung die obere Grenze erreicht, und wir können diese maximale Reibung als beschreiben  woher  ist der Reibungskoeffizient und  ist die normale Reaktionskraft.

Das Vektordiagramm auf der rechten Seite zeigt die Summe von  und . Von der Definition, die wir oben hatten,  ist der Reibungswinkel. Mit Hilfe der Trigonometrie können wir diesen Winkel ausdrücken  wie . der Reibungswinkel zwischen zwei Oberflächen ist gleich dem inversen Tangens des Reibungskoeffizienten zwischen diesen zwei Oberflächen.

Was ist Ruhewinkel?

Der Schüttwinkel ist der maximale Winkel, um den eine Fläche aus der Horizontalen geneigt werden kann, so dass sich ein Objekt darauf befindet gerade kann auf der Oberfläche bleiben, ohne dass es nach unten rutscht. Lassen Sie uns noch einmal das Diagramm der Situation betrachten.

Beugewinkel definieren

Wenn das Objekt ist gerade Um sich zu bewegen, wird die Reibungsgröße durch angegeben . Das Objekt ist auch im Gleichgewicht (das Objekt ist dabei bewegen, aber es bewegt sich noch nicht!) also nehmen wir die Kräfte, die entlang der Ebene wirken, können wir sagen,

.

Wir lösen Kräfte senkrecht zur Ebene auf,

Nun nehmen wir das Verhältnis dieser Ausdrücke an: 

.

Verwendung der trigonometrischen Identität , und gemeinsame Faktoren aufheben. wir bekommen . Also bekommen wir:

Für den Reibungswinkel , wir hatten und wir sehen, dass dies derselbe Ausdruck ist, den wir auch für den Ruhewinkel bekommen. Deshalb, Der Reibungswinkel ist gleich dem Ruhewinkel.

In der Bodenmechanik bezieht sich der Schüttwinkel auf den flachsten Winkel eines Erdhaufens, durch den Bodenpartikel herunterzufallen beginnen. Antlions nutzen diesen Winkel, wenn sie ihre Fallen bauen (siehe unten):

Antlions stellen diese Sandfallen her, um Ameisen und andere kleine Insekten zu fangen. Die Seiten dieser Fallen befinden sich im Ruhewinkel. Wenn Ameisen in die Grube wandern, rollt der Sand durch die Störung herunter und die Ameise kann nur schwer entkommen. Dann kommt das Ameisenlöwen, das sich am Boden der Falle versteckt hatte, heraus und fängt die Ameise.

Unterschied zwischen Reibungswinkel und Ruhewinkel

Im Wesentlichen sind der Ruhewinkel und der Reibungswinkel derselbe, der durch den inversen Tangens des Reibungskoeffizienten zwischen zwei Oberflächen gegeben ist. Ihr Unterschied liegt in der Art, wie sie beschrieben werden.

Beschreibung

Reibungswinkel ist der Winkel zwischen der normalen Reaktionskraft und der resultierenden Kraft zwischen Reibung und normaler Reaktionskraft, wenn sich ein Objekt befindet gerade beginnt sich entlang der Oberfläche zu bewegen.

Winkel der Ruhe ist der flachste Winkel einer Steigung, unter dem ein Objekt darauf abrutscht.

Wo gilt die Beschreibung?

Die Definition für Reibungswinkel kann auf jede Art von Oberfläche angewendet werden.

Die Definition für Ruhewinkel kann nur verwendet werden, wenn eine geneigte Fläche vorhanden ist.

Verweise

Bansal, R. K. (2002). Ein Lehrbuch der technischen Mechanik. Neu-Delhi: Laxmi-Publikationen.

Bild mit freundlicher Genehmigung

„Sandgrubenfallen von Antlions 2“ von Michal Maňas (Eigene Arbeit) [CC BY-SA 2.0], über flickr