Badanie zależności tarcia tocznego od promienia kulki łożyskowej

Istnieją dwa historyczne prawa tarcia tocznego sformułowane przez francuskich uczonych Coulomba i Dupuita. Postanowiono na nowo zweryfikować doświadczalnie, które prawo lepiej opisuje swobodnie toczące się kulki łożyskowe po twardej powierzchni. Asumptem do wykonania pomiarów była idea stałej grubości zagłębienia, która jest zgodna z prawem Dupuita. Pomiary wykonano na podstawie drgań gasnących w sferycznym wahadle tocznym. Wyniki badań wykazały lepszą zgodność z teorią Coulomba, jednakże z małymi, ale mierzalnymi odstępstwami. Odstępstwa te udało się wyjaśnić za pomocą tzw. modelu kocich łbów. Wyznaczone parametry modelu zostały pozytywnie zweryfikowane pomiarem profilu chropowatości powierzchni. Dodatkowym teoretycznym aspektem pracy jest rozpoznanie dwóch rodzajów siły tarcia tocznego: kinetycznej i dynamicznej w analogii matematycznej do dwóch rodzajów ciepła właściwego, w termodynamice gazów.

---

There are two alternative historical laws of rolling resistance formulated by French scientist Coulomb and Dupuit. It has been decided to verify experimentally again, which of these laws describes freely rolling ball bearings on a hard surface better. An inducement to carrying out the measurements was the idea of the constant thickness of roadbed, which is consistent with Dupuit's theory. Measurements have been done using the damped oscillations in the pendulum bearings. Results have shown better consistency with the Coulomb's theory with small, but measurable deviations. These deviations were successfully explained by the so called "Cobblestones' model". Parameters designated by this model have been successfully verified by the surface roughness's profile measurement. An additional theoretical aspect of this work is distinguishing two types of rolling friction force: dynamical and kinematical in an analogy to two types of specific heat capacity in the thermodynamics of gases.