7. Сила трения. Коэффициент трения.

Сила трения имеет электромагнитную природу, проявляется при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга (или при попытке такого перемещения), приложена к движущемуся телу и направлена в сторону, противоположную движению.

Сила трения возникает при сцеплении тел в тех местах, где расстояние между частицами оказывается малым и достаточ­ным для проявления межмолекулярного притяжения.

Различают виды трения:

• покоя;

• скольжения;

• качения.

С ила трения покоя препятствует возникновению движения одного тела по поверхности другого.

Если к телу, соприкасающемуся с другим телом, прикладывать возрастающую силу , па­раллельную плоскости соприкосновения, то при изменении от нуля до некоторого значения, движение тела не возникает. То есть сила трения покоя изменяется от нуля до максимального значения :

.

где – коэффициент трения покоя (безразмерная величина).

Относительное движение тел возникает при условии, что .

Максимальная сила трения покоя, (а также сила трения скольжения) не зависит от площади соприкосновения трущихся тел и оказывается пропорциональной величине силы нормального давления , прижи­мающей трущиеся поверхности друг к другу: .

По третьему закону Ньютона ,

где N – сила реакции опоры, тогда ;

μ – коэффициент трения, зависящий от природы и состояния тру­щихся поверхностей.

В случае скольжения коэффициент трения является функцией скорости.

Трение скольжения появляется при наличии движения тела; оно значительно меньше трения покоя (μ < μ₀).

С илы трения при скольжении тел.

1. Если направление действия силы тяги F_т совпадает с направлением перемещения или F_т = 0 при движении по горизонтальной поверхности ;

2. Е сли сила тяги составляет с перемещением некоторый угол α, то .

3. Д ля случая, изображенного на рис. в): .

4. Е сли тело находится на наклонной плоскости, тангенциальная составляющая силы тяжести mgsinα представляет собой силу, стремящуюся сдвинуть тело вниз по наклонной плоскости.

При увеличении угла наклона, когда тело начинает скользить, сила реакции опоры равна , а сила трения , тогда – коэффициент трения покоя.

5. Если тело прижимается к вертикальной поверхности с некоторой силой, то сила трения равна: .

8. Момент силы. Условия равновесия тела. Виды равновесия.

Р аздел механики, изучающий условия равновесия сил, на­зывается статикой.

Т очка, через которую прохо­дят направления действия всех сил, сообщающих телу ускорен­ное поступательное движение, называется центром масс тела.

Точку, через которую проходит равнодействующая сил тяжести при любом расположе­нии тела, называют центром тяжести тела. Центр тяжести тела совпадает с его центром масс.

М омент силы – векторная физическая вели­чина, характеризующая внешнее меха­ническое воздействие, приводящее к изменению параметров вращения тела.

Направление момента силы определяется правилом правого буравчика при повороте последнего от к (рис).

В векторной форме , где – вектор, проведённый из точки О, относительно которой определяется момент силы, в точку В приложения силы .

Модуль момента силы

где α – угол между векторами, a – плечо силы, относительно точки О (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы). На рисунке момент силы направлен перпендикулярно плоскости рисунка от наблюдателя.

Если действует несколько сил, то момен­том сил этой системы является геометрическая сумма моментов относи­тельно этой точки всех п сил системы: .

За единицу вращающего мо­мента в SI принимается момент силы в 1 Н, линия действия которой находится на расстоя­нии 1 м от оси вращения. Эту единицу называют ньютон-мет­ром (Н^.м).