Сила трения (уч.10кл. Стр.107-111)
Природа силы трения
Определение силы трения
Трение покоя. Природа. Определение. Направление. Формулы
Максимальная сила трения покоя
Коэффициент трения покоя. Обозначение и единицы измерения. От чего он зависит
Трение скольжения Природа. Определение. Направление. Формулы
Коэффициент трения скольжения. Обозначение и единицы измерения. От чего он зависит
Зависимость силы трения скольжения от относительной скорости соприкасающихся тел (уч.10кл.стр.109 на полях) и ее отличие от силы упругости
Трение качения Природа. Определение. Направление. Формулы
Коэффициент трения качения. Обозначение и единицы измерения. От чего он зависит
Соотношение трения покоя, скольжения и качения. Примеры
Жидкое трение
Сила трения – сила, возникающая при соприкосновении поверхностей тел, препятствующая их относительному перемещению, направленная вдоль поверхности соприкосновения.
Сила трения, как и сила упругости, имеет электромагнитную природу
При контакте твердых тел различают три вида трения:
- трение покоя
- трение скольжения
- трение качения
Трение покоя – трение, возникающее при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел
Сила трения покоя равна по модулю внешней силе, направленной по касательной к поверхности соприкосновения тел и противоположна ей по направлению
Сила трения покоя – сила трения, препятствующая движению одного тела по поверхности другого
При уменьшении внешней силы происходит микроскопическое смещение трущихся поверхностей. Оно продолжается до тех пор, пока силы притяжения между взаимодействующими атомами выступов не скомпенсируют внешнюю силу.
Максимальная сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения поверхностей, а зависит от силы нормального давления F┴
(Fтр.п)max ~ S ~ F┴
По третьему закону Ньютона сила нормального давления равна по модулю силе реакции опоры N. Таким образом максимальная сила трения покоя пропорциональна силе реакции опоры.
Fтр.р max = μпN
μп – коэффициент трения покоя
Коэффициент трения зависит от характера поверхности и от сочетания материалов, из которых состоят соприкасающиеся поверхности.
Максимальное критическое значение силы трения покоя определяется величиной силы взаимодействия поверхностных слоев соприкасающихся тел
Трение скольжения возникает при относительном перемещении соприкасающихся тел.
Сила трения скольжения всегда направлена в сторону, противоположную относительной скорости соприкасающихся тел.
Вектор силы трения скольжения направлен против вектора скорости, поэтому эта сила всегда приводит к уменьшению относительной скорости тела
Сила трения скольжения остается постоянной и несколько меньшей силы трения покоя.
Она пропорциональна силе нормального давления и, следовательно, силу реакции опоры:
Fтр = μN
μ – коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностей
μ< μп
Разрыв атомных (молекулярных) связей – главное отличие механизма возникновения силы трения от механизма возникновения силы упругости. Именно поэтому сила трения скольжения зависит от относительной скорости движения соприкасающихся тел.
Трение качения возникает при качении цилиндрического или шарообразного тела без проскальзывания по плоскости или изогнутой поверхности.
Молекулярные связи при подъеме участков колеса рвутся быстрее, чем при скольжении.
Поэтому сила трения качения много меньше силы трения скольжения.
Сила трения качения пропорциональна силе реакции опоры
Fтр.кач = μкач N
μкач- коэффициент трения качения
Коэффициент трения качения много меньше коэффициента трения скольжения.
μкач< <μ
Для уменьшения сил трения в технике применяются колёса, шариковые и роликовые подшипники.
Жидкое трение возникает при движении тела в жидкости или газе.
Сила жидкого трения много меньше силы сухого трения.
В жидкости и газе нет силы трения покоя (даже самая малая сила, приложенная к телу в жидкости или газе, сообщает ему ускорение)
Сила жидкого трения зависти от направления движения, значения скорости (при небольших скоростях она пропорциональна скорости тела, а при больших – квадрату или кубу скорости).
Сила сопротивления зависит от формы тела.
Форма тела, при которой сопротивление мало называют обтекаемой формой.
Отличительной способностью жидкостей и газов является их текучесть, которая связана с малыми силами трения при относительном движении соприкасающихся слоев.