Работа силы трения

Где мы встречаемся с силой трения

В повседневной жизни с силой трения мы сталкиваемся ежедневно. Например, сила трения помогает нам удерживать в руках предметы и ходить по земной поверхность. В зимнее время тротуары посыпают песком для увеличения той самой силы трения, и предотвращения падений на скользкий снег. Приведем еще несколько примеров на эту тему:

  • Лыжи, санки и сноуборды, конечно, прекрасно скользят по снегу спускаясь с горы, но остановятся через некоторое время на горизонтальной поверхности;
  • Автомобили и мотоциклы прекращают движение после остановки двигателя без помощи тормозов — тормозит сила трения. Правда, тормозной путь будет больше;
  • Гвозди и клинья обеспечивают сцепление за счет силы трения;
  • Узлы на веревках, тросах и шнурках не развязываются благодаря трению;
  • Предметы устойчиво стоят на столах и не падают от дуновения ветерка по той же причине;
  • Петли скрипящих дверей смазывают маслом, чтобы уменьшить силу трения;
  • Музыкальные инструменты (струнные и щипковые) звучат благодаря трению.

Рис. 1. Примеры проявления силы трения.

Дадим общее определение силы трения:

Сила трения — это сила, возникающая при контакте двух тел и препятствующая их относительному движению. Сила трения направлена против движения.

Сила трения может быть как полезной, и тогда ее действие стараются усилить, так и нежелательной. В последнем случае стараются всевозможными методами снизить трение. Как правило, для этого применяются различного рода смазки в виде масел. Например, эффективность двигателя внутреннего сгорания в наибольшей степени зависит от трения поршней о стенки цилиндров. Производители масел стараются снизить трение и увеличить срок службы двигателя.

ФИЗИКА

Учебник для 7 класса

§ 17.1. Сила трения скольжения

Какая сила тормозит брусок? Толкните брусок, лежащий на столе. В результате толчка он приобретет некоторую скорость, но при движении по столу его скорость будет уменьшаться и в конце концов брусок остановится.

Какая же невидимая сила тормозит брусок? Это сила трения скольжения.

Силы трения скольжения возникают между соприкасающимися телами, когда они движутся друг относительно друга.

Из-за чего возникают силы трения скольжения? На поверхностях твердых тел есть небольшие неровности — выступы и впадины. Когда эти тела движутся друг относительно друга, неровности одного тела зацепляются за неровности другого. Схематически это изображено на рис. 17.1.

Рис. 17.1. Причина возникновения силы трения скольжения

Чем более гладкие поверхности соприкасающихся тел, тем меньше силы трения скольжения. Поэтому, чтобы уменьшить силы трения скольжения, поверхности тел полируют или шлифуют.

От чего зависит сила трения скольжения?

Поставим опыт

Будем с помощью динамометра тянуть брусок вдоль стола с постоянной скоростью. На рис. 17.2, а изображены действующие на брусок силы.

Сила тяжести Fт и сила нормальной реакции N уравновешивают друг друга и поэтому равны по модулю. Поскольку брусок движется с постоянной скоростью, сила упругости пружины динамометра Т уравновешивает силу трения скольжения Fтр. Поэтому динамометр показывает, чему равен модуль силы трения скольжения.

Напомним, что силой нормальной реакции называют силу, с которой опора давит на тело. Эта сила перпендикулярна поверхности опоры (см. §15. Сила упругости. Вес).

Рис. 17.2. Динамометром измеряют силу трения скольжения при движении бруска по столу (а); сила трения скольжения для двух одинаковых брусков в 2 раза больше, чем для одного бруска (б)

Повторим опыт, положив на брусок второй такой же. Сила нормальной реакции N увеличилась в 2 раза, потому что теперь она уравновешивает силу тяжести, действующую на два бруска. Мы увидим, что сила трения скольжения увеличилась тоже в два раза (рис. 17.2, б).

Значит, можно предположить, что модуль силы трения скольжения Fтр пропорционален модулю силы нормальной реакции N.

Опыты с несколькими брусками подтверждают это предположение.

Таким образом, можно записать:

Fтр=μN.

Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения.

Коэффициент трения измеряют на опыте. Один из таких опытов вы будете проводить, выполняя лабораторную работу №8.

Решим задачу

Брусок массой 1 кг тянут по горизонтальному столу, прикладывая горизонтальную силу 4 Н. Каков коэффициент трения между бруском и столом? Брусок движется с постоянной скоростью.

Решение. Обозначим F силу, с которой тянут брусок. Поскольку брусок движется с постоянной скоростью, сила трения скольжения равна по модулю этой силе: Fтр = F. Так как

Сила нормальной реакции уравновешивает силу тяжести, поэтому N=mg. Следовательно,

Ответ: 0,4

Ниже приведены значения коэффициента трения для некоторых видов поверхностей.

Какой жизненно важный вывод для водителей и пешеходов следует из того, что коэффициент трения между шинами и льдом в несколько раз меньше, чем между шинами и сухим асфальтом?

Ссылка на основную публикацию