Rolling friction - models and experiment. An undergraduate student project.

VOZDECKÝ, Luboš, Jiří BARTOŠ a Jana MUSILOVÁ. Rolling friction - models and experiment. An undergraduate student project. European Journal of Physics. Velká Británie: IOP Publishing, 2014, roč. 35, č. 5, s. 1-16. ISSN 0143-0807. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1088/0143-0807/35/5/055004.

Základní údaje

• Originální název: Rolling friction - models and experiment. An undergraduate student project.
• Název česky: Valivé tření - modely a experiment. Studentský projekt.
• Autoři: VOZDECKÝ, Luboš (203 Česká republika), Jiří BARTOŠ (203 Česká republika, domácí) a Jana MUSILOVÁ (203 Česká republika, garant, domácí).
• Vydání: European Journal of Physics, Velká Británie, IOP Publishing, 2014, 0143-0807.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Obor: 10301 Atomic, molecular and chemical physics
• Stát vydavatele: Velká Británie a Severní Irsko
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• Impakt faktor: Impact factor: 0.629
• Kód RIV: RIV/00216224:14310/14:00075863
• Organizační jednotka: Přírodovědecká fakulta
• Doi: http://dx.doi.org/10.1088/0143-0807/35/5/055004
• UT WoS: 000344175200004
• Klíčová slova česky: valivé tření; fyzikální vzdělávání
• Klíčová slova anglicky: rolling friction; physics education
• Štítky: AKR, rivok
• Příznaky: Mezinárodní význam, Recenzováno

Anotace

In this paper the model of the rolling friction (rolling resistance) is studied theoretically and experimentally on the undergraduate level of the fundamental course of general physics. Rolling motions of a cylinder along horizontal or inclined planes are studied by simple experiments, measuring deformations of the underlay or of the rolling body. The rolling of a hard cylinder on a soft underlay as well as of a soft cylinder on a hard underlay is studied. The experimental data are treated by the open source software Tracker, appropriate for the use on the undergraduate level of physics. Interpretation of results is based on elementary considerations comprehensible to university students – beginners. It appears that the commonly accepted model of rolling resistance based on the idea of a warp (little bulge) on the underlay front of the rolling body does not correspond with experimental results even for soft underlay and hard rolling body. The alternative model of the rolling resistance is suggested in agreement with experiment and the corresponding concept of the rolling resistance coefficient is presented. In addition to the obtained results we can conclude that the project can be used as a task for students in practical exercises of the fundamental undergraduate course of general physics. Projects of the similar type effectively contribute to the development of physical thinking of students.

Anotace česky

Model valivého tření je studován teoreticky i experimentálně na úrovni univerzitního kurzu obecné fyziky. Jednoduchý experiment je založen na měření deformace válce valícího se po vodorovné, resp. nakloněné rovině a deformace podložky. Experimentální data jsou zpracována pomocí volně dostupného programu Tracker, která je vhodný pro použití na úrovni kurzu obecné fyziky. Interpretace experimentů je založena na elementárním modelu valivého tření. Ukazuje se, že běžně užívaný model valivého tření založený na předpokladu, že deformovaná podložka vytváří před valícím se tělesem "hrbol", neodpovídá experimentu. V článku je navržen alternativní model, který je konzistentní s experimentálními daty. Projekt navíc přispívá k rozvoji fyzikálního myšlení studentů.