Мы поговорим с вами о силе трения скольжения и силе трения покоя. Вспомните компьютерную мышку, которую мы обсуждали в прошлой теме. Надеюсь, вы не убрали ее далеко. Попробуйте сдвинуть мышку рукой. Получилось? Думаю, должно было получиться, и очень даже легко. Нельзя сказать, что не потребовалось вообще никаких усилий. Все же некоторое сопротивление движению чувствовалось. Движению мешает сила трения Fтр\vec{F}_{тр} скольжения.

Положите на мышку сверху три-четыре книги или даже больше — столько, сколько получится положить так, чтобы вся эта конструкция не рухнула. Попробуйте сдвинуть мышку теперь. Теперь это сделать сложнее. Видно, что сила трения возросла.

С чем связано увеличение силы трения?

Увеличилась сила реакции опоры N\vec{N}

Увеличилась масса тела

Возросла сила тяжести

Увеличился объем тела

Можно предположить, что сила трения пропорциональна силе реакции опоры. Оказывается, так и есть:

Fтр=μNF_{тр}=\mu\cdot N.

Эта формула носит название закона Кулона-Амонтона. μ\mu — коэффициент трения. Это безразмерная величина (не измеряется ни в чем: ни в метрах, ни в Ньютонах, ни в каких-то других единицах). Из закона Кулона-Амонтона можно получить, что μ=FтрN\mu=\frac{F_{тр}}{N}. Если попробовать определить размерность коэффициента трения, то можно получить следующее:

[μ]=[FтрN]=[НьютонНьютон]=1[\mu]=[\frac{F_{тр}}{N}]=[\frac{Ньютон}{Ньютон}]=1.

Теперь понятно, отчего коэффициент трения — безразмерная величина.

Формулы для расчета коэффициента трения нет. Чаще всего он определяется экспериментально. Коэффициент трения μ\mu зависит от типа соприкасающихся поверхностей (разный коэффициент трения имеют пары поверхностей "стальное лезвие коньков — лед" и "наждачная бумага — дерево"), от способа их обработки (часто поверхности скользящих деталей полируют, делают гладкими, чтобы уменьшить коэффициент трения; подошву же горной обуви вовсе не полируют, а наоборот — делают очень неровной, ставят шипы, чтобы подошва не скользила относительно земли, чтобы сила трения вместе с коэффициентом трения были максимально большими).

Важной особенностью коэффициента трения является то, что он не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. Вместе с коэффициентом трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей и сама сила трения.

У силы трения есть еще одна важная особенность: она возникает только в ответ на воздействие извне. Что мы имеем в виду? Положите стопку книг на ровный стол. Действует ли сейчас на стопку сила трения? Нет. Потому что, если бы она действовала, то стопка книг начала бы двигаться под действием силы трения по 2-му закону Ньютона.

Попробуйте приложить к стопке небольшую силу так, чтобы пока еще не сдвинуть ее. Вы приложили силу, но стопка не двигается. Почему? Потому что ваша сила в точности компенсируется силой трения покоя, которая возникает между столом и стопкой книг. Поэтому суммарная сила равна нулю и тело не приобретает ускорения.

Чем большую вы прикладываете силу — тем больше становится сила трения. Стопка книг (тело) при этом не двигается. Вы увеличиваете свою силу — и сила трения тоже увеличивается. Но так происходит не до бесконечности. У силы трения покоя есть максимальное значение, которое как раз таки и дается законом Кулона-Амонтона:

Fтр=μNF_{тр}=\mu\cdot N.

Условно можно представить зависимость силы трения от величины приложенной силы в виде следующего графика:

Если приложить к телу силу, превышающую Fтр=μNF_{тр}=\mu\cdot N, то тело сдвинется с места (то есть оно приобретает ускорение). При этом если на тело продолжает действовать сила, превышающая FтрF_{тр}, то тело будет двигаться с ускорением.

Тело равномерно движется по плоскости. Сила давления тела на плоскость равна 3030 Н, сила трения равна 66 Н. Чему равен коэффициент трения скольжения?

(Источник: сайт reshuege.ru)

Задачи для самостоятельного решения: #сила трения

  • Понравилось?