Сила трения. Сухое трение. Трение покоя. Трение скольжения.
Под силами трения понимают силы, возникающие при относительном перемещении соприкасающихся поверхностей твердых тел, слоев жидкости и газа. Различают 2 вида трения: внешнее и внутреннее.
Трение называется внутренним, если оно сопутствует и противодействует относительному перемещению частей одного и того же тела. Это перемещение слоев жидкости или газа.
Внешнее трение это трение, сопутствующее и противодействующее перемещению двух тел, находящихся в соприкосновении. Оно не зависит от состояния внутренних частей этих тел.
При движении относительно друг друга двух сухих поверхностей твердых тел появляются силы сухого трения. При сухом трении имеет место трение покоя. Причиной их возникновения являются макро- и микро- шероховатости соприкасающихся поверхностей.
При относительном перемещении одной поверхности по другой неровности этих поверхностей ударяются друг об друга, ломаются, что создает дополнительное сопротивление.
Сухое трение обуславливается наличием макро- и микро- неровностей трущихся поверхностей.
Максимальное значение силы трения покоя равно по величине и противоположно по направлению силе, побуждающей к движению тело.
Законы, которым подчиняется сухое трение, были экспериментально установлены французскими физиками Кулоном и Амонтоном.
Первый закон: Сила трения зависит от качества обработки поверхности.
Второй закон: Величина максимальной силы трения покоя пропорциональна силе нормального давления: F=ɱN по модулю.
Третий закон: В определенных пределах сила трения не зависит от относительной скорости движения тел. Коэффициент трения ɱ определяют методом предельного угла, при котором брусок начинает скользить по наклонной плоскости с постоянной скоростью. ɱ=tgα, α- предельный угол, при котором брусок будет съезжать.
Коэффициент трения не является постоянной величиной, он зависит от ряда других факторов.
При сухом трении появляются значительные силы, поэтому оно применяется там, где требуется значительное торможение (например, тормозные колодки, баллоны у машин).
Уменьшить силу сухого трения можно до определенных пределов, но эти возможности ограничены, поэтому в тех случаях, где необходимо уменьшить силу сухого трения, заменяют или трением качения или жидким трением.
При наличии смазки имеют два режима:
Слой смази настолько мал, что приходится учитывать силы межмолекулярного взаимодействия между трущимися поверхностями. Такую смазку называют граниченной.
Слой смазки толст, что значительно превышает сферу действия сил между атомами трущихся поверхностей. Этот слой заполняет собой все неровности трущихся тел. В этом случае сухое трение заменяется трением внутри жидкости.
Сила жидкого трения зависит от скорости. С увеличением скорости она возрастает линейно, а затем пропорциональна квадрату скорости.
Вопрос 10. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.
Инерциальные системы отсчета – это те системы отсчета, в которых выполняются все три закона Ньютона (например, Солнечная система; поезд, идущий с постоянной скоростью по прямому участку пути).
Любая СО, которая движется равномерно и прямолинейно относительно инерциальной СО, называется инерциальной.
Относительно таких систем тела могут получать ускорения, которые нельзя объяснить действием каких-либо определенных тел (например, в резко затормозившем поезде чемодан слетает с полки, т.е. получает ускорение относительно поезда).
Различие в закономерности движения в неинерциальных и инерциальных СО заключается в том, что при учете всех сил, действующих со стороны других тел на данное тело, второй закон Ньютона выполняется для инерциальных систем и не выполняется для неинерциальных.
В неинерциальных СО в дополнение к реальным силам вводят силы инерции, и тогда можно считать, что законы Ньютона выполняются (пример, мы едем в лифте, который движется с ускорением).
- такие добавочные
силы называют силами инерции.
Эти силы обусловлены не действием каких-либо тел на данное тело, а наличием ускорения неинерциальной СО относительно любой инерциальной.
Для сил инерции мы можем указать тело, на которое действует сила, но не можем указать никакого тела, со стороны которого эта сила действует.
Различают три ситуации:
НИСО движется с ускорением a относительно ИСО
НИСО вращается относительно некоторой оси с угловой скоростью w
НИСО вращается с угловой скоростью w, а тело в ней движется со скоростью v