Сила трения в природе

Опубликовано 03.11.2012 | Автор: Olga Viktorovna

В земных условиях трение сопутствует любому движению тел. Так как не существует в природе абсолютно гладких и абсолютно твёрдых тел, то при движении одного тела по поверхности другого возникает сопротивление, называемое трением. Причиной возникновения трения являются шероховатости поверхностей. Есть и другая причина возникновения трения. Если поверхности гладкие, хорошо отшлифованные, то препятствуют движению силы межмолекулярного притяжения.

Трение может быть и полезным, и вредным. В первом случае его стараются усилить, а во-втором — ослабить.

Два главных изобретения человека связаны со стремлением уменьшить трение (колесо)  и увеличить (добывание огня).

Трение необходимо. При ходьбе  сила трения покоя, действующая на подошву, сообщает человеку ускорение. Именно трение покоя удерживает чемоданы в аэропорту при подъёме на ленте транспортёра, резинку на вращающейся граммпластинке, лестницу, прислонённую к стене. В гололёд автодороги и тротуары посыпают песком, применяют шипы на  обуви и автомашинах, чтобы увеличить трение. Трение позволяет нам  осуществить торможение движущихся тел и перемещение грузов конвейерной лентой. Без трения развязывались бы шнурки на ботинках, выскальзывало бы всё из рук, невозможно стало бы ходить.

Трение помогает растениям расти вверх, а птицам при помощи клюва и когтей добывать пищу, лазать по ветвям деревьев. Хищники  с помощью когтей роют норы, преследуют и добывают пищу. Трение помогает лыжникам и конькобежцам. Но трение играет и отрицательную роль, так как нагреваются и изнашиваются движущиеся части различных механизмов. Уменьшают трение введением смазки, шлифовкой поверхностей, использованием шариковых и роликовых подшипников, применением магнитной или воздушной подушки, заменяют скольжение качением. Рыбы могут уменьшать трение при помощи слизи, формы тела. Мелкие рыбы, переходя на большие расстояния, сбиваются в стаи в форме капли.

Сила трения имеет электромагнитную природу и всегда направлена вдоль соприкасающихся поверхностей. Сила трения – это сила, возникающая при соприкосновении поверхностей тел, препятствующая их относительному перемещению, направленная вдоль поверхности соприкосновения.

Различают три вида трения – трение покоя, трение скольжения, трение качения.

Трение покоя – трение, возникающее при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел. Рассмотрим брусок, лежащий на столе. Поверхность соприкасающихся тел имеет неровности, шероховата. Если на брусок подействует внешняя сила F, приложенная параллельно поверхности его соприкосновения со столом, но брусок останется в покое, значит, на брусок действует сила, равная по модулю внешней силе, но противоположно направленная. Эта сила и есть сила трения покоя.

Материал	µп	µ	Материал	µп	µ
Лёд-лёд	0,05-0,15	0,02	Сталь-сталь	0,6	0,4
Кожаная обувь-лёд	0,1	0,05	Кожаная обувь-ковёр	0,6	0,5
Сталь-лёд	0,1	0,05	Автошина-мокрый бетон	0,7	0,5
Автошина-лёд	0,3	0,02	Стекло-стекло	0,9	0,7
Кожаная обувь-дерево	0,3	0,2	Резиновая обувь-дерево	0,9	0,7
Дерево-дерево	0,5	0,5	Автошина-сухой бетон	1,0	0,8
Резина-асфальт	0,6	0,4	Обувь альпиниста-скала	1,0	0,8

 

 

 

 

Сила трения покоя – сила трения, препятствующая возникновению движения одного тела по поверхности другого. При увеличении внешней силы в некоторый момент брусок начнёт скользить по поверхности стола. Максимальная сила трения покоя пропорциональна силе нормального давления, которая равна по модулю силе реакции опоры N:   (Fтр.п)max.= µпN,   где µп – коэффициент трения покоя.

Максимальная сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения поверхностей. Коэффициент трения зависит  от характера обработки поверхности и от сочетания материалов, из которых состоят соприкасающиеся тела.

Сила трения скольжения меньше силы трения покоя, но она также пропорциональна силе нормального давления (силе реакции опоры). Коэффициент трения скольжения µ меньше коэффициента трения покояµп.

Самой минимальной силой трения является сила трения качения. Она также пропорциональна силе реакции опоры, но коэффициент трения качения намного меньше коэффициента трения скольжения.

Коэффициент трения качениястального колеса железнодорожного вагона, движущегося по рельсамв 400 раз меньше соответствующего µ скольжения.