Сила трения скольжения | это… Что такое Сила трения скольжения?

Сила трения скольжения — силы, возникающие между соприкасающимися телами при их относительном движении. Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазка), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения и не зависит от площади соприкосновения. (Это можно объяснить тем, что никакое тело не является абсолютно ровным. Поэтому истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой. Кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга.) Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается чаще всего латинской буквой «k» или греческой буквой «μ».

Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то «k» можно считать постоянным.

В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле:

, где

 — коэффициент трения скольжения,

 — сила нормальной реакции опоры.

По физике взаимодействия трение принято разделять на:

• Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя.
• Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком)
• Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазки) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
• Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
• Граничное, когда в области контакта могут содержатся слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т.  д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики.

При механических процессах всегда происходит в большей или меньшей степени преобразование механического движения в другие формы движения материи (чаще всего в тепловую форму движения). В последнем случае взаимодействия между телами носят названия сил трения.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда происходит нагревание взаимодействующих тел.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении. Силы трения возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения.

Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

В реальных движениях всегда возникают силы трения большей или меньшей величины. Поэтому при составлении уравнений движения, строго говоря, мы должны в число действующих на тело сил всегда вводить силу трения F тр.

Тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения.

Для измерения силы трения, действующей на тело, достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.

Сила трения: просто о важном

Добавлено: 7 августа 2022 в 10:33

Содержание

Физика – великая наука, выводящая и объясняющая принципы работы нашего запутанного мира. А знали ли вы, какая из ее тем является одной из самых часто встречающихся и в то же время самых прикладных?

Она вокруг нас, и именно благодаря ней летят самолеты, двигаются поезда, бегут марафонцы, крутятся шестеренки, а без нее невозможно никакое движение. Знакомьтесь, перед вами сила трения.

Сила трения: просто о важном

Согласно классической формулировке, сила трения — это величина, которая дает характеристику процессу механического трения объектов по величине и направлению.

Поводами к ее появлению становятся шероховатости на соприкасающихся поверхностях, создающие сопротивление при передвижении, и притяжения и отталкивания на атомарном уровне.

Зависит ее значение от:

1. Массы
2. Степени шлифовки
3. Материала, использованного при изготовлении
4. Давления (реакции опоры)
5. Смазки

Обратите внимание на то, что площадь соприкосновения поверхностей при прочих равных влияния не оказывает.

Сила трения ЕГЭ по физике — одна из интереснейших тем. Давайте остановимся на ней поподробнее.

Как измерить силу трения

Сила трения: просто о важном

Для нахождения данной силы используется закон Амонтона-Кулона.

Его формула: Fтр= μ • N, где N – сила реакции опоры, которая равна силе тяжести, следовательно, массе, умноженной на ускорение (m • g), а μ – коэффициент, зависящий от материала и имеющий постоянные значения для определенных веществ.

Классификация

У рассматриваемого явления есть множество разновидностей. Оно может быть:

• внешним (взаимодействуют два отдельных тела)
• внутренним (происходит между частями определенного вещества, в школьном курсе физики практически не рассматривается)
• смешанным (имеющее участки и вязкого, и сухого)
• жидкостным или вязким (возникает при перемещении друг относительно друга жидкостей или газов, значение зависит от степени вязкости среды)
• сухим (имеются в виду твердые вещества)

В свою очередь, последнее делится на скольжение, качение и покой. Давайте поговорим о них поподробнее.

Скольжение

Перед нами трение в классическом его виде. Возникает при перемещении чего-либо по поверхности и тормозит этот процесс.

Примером этого явления могут послужить подошвы кроссовок бегуна, как бы отталкивающиеся от асфальта. В этом им помогает именно скольжение. Его направление всегда противоположно движению тела.

Сила трения: просто о важном

Качение

Возникает, когда объект (чаще всего шаровидной формы) перекатывается по определенной поверхности. Направлено всегда по катящемуся телу в сторону, обратную его вращению.

Примером может послужить передвижение колес транспортного средства или шариков в подшипнике. Это явление гораздо слабее, чем скольжение, и именно поэтому любую вещь легче катить, чем тащить.

Сила трения: просто о важном

Покой

Самый необычный подвид, сильнее остальных разновидностей. Появляется между двумя касающимися друг друга неподвижными предметами и препятствует их движению относительно друг друга.

Именно это явление помогает вещам не выскальзывать из наших рук, узлам не развязываться и тому подобное.

Направлено всегда противоположно стороне, в которую могли бы перемещаться объекты, если бы не имели никаких шероховатостей.

Кратко о том, что такое сила трения

• Сила трения – величина, характеризующая процесс механического трения тел по величине и направлению.
• Зависит от массы, гладкости, вещества, давления и смазки.
• Находится по формуле: Fтр= μ • N
• Делится на разновидности. Самые часто встречаемые из них – скольжение, качение и покой.
• Скольжение – классическое взаимодействие между двумя предметами. Направлено в сторону, обратную их передвижению.
• Качение – сопротивление при перемещении объекта по поверхности, сопровождаемое его кручением по своей оси. Направлено обратно ему.
• Покой – сопротивление, мешающее объекту сдвинуться. Направлено обратно стороне, в которую передвигалось бы тело.

Теперь вы знаете об этой теме больше, и это здорово!

---

Занимайтесь на курсах ЕГЭ и ОГЭ в паре TwoStu и получите максимум баллов на экзамене:

Владислав Барышников

Эксперт по подготовке к ЕГЭ, ОГЭ и ВПР

Задать вопрос

Закончил Московский физико-технический институт (Физтех) по специальности прикладная физика и математика. Магистр физико-математических наук. Преподавательский стаж более 13 лет. Соучредитель курсов ЕГЭ и ОГЭ в паре TwoStu.

Читайте также:

Формула силы трения — GeeksforGeeks

Трение – это сдерживающая сила, которая действует в направлении, противоположном направлению движения. Трение также выделяет тепло. Например, если толкнуть книгу по любой плоской поверхности, она сдвинется. Более того, сила толчка толкает книгу, и когда она скользит по поверхности, она замедляется и останавливается. Кроме того, трение — это сила, которая сопротивляется движению объекта.

Сила трения

Сила трения — это сила, возникающая, когда две поверхности соприкасаются друг с другом и скользят друг по другу. Эти силы в основном зависят от шероховатости поверхности и величины силы, необходимой при их объединении. На объем силы трения влияют угол и расположение предмета. Силы притяжения являются основной причиной трения между объектами. Трение вызвано сдвигом этих «сплавленных» соединений и неравномерностью обработки более шероховатой поверхности по более мягкой поверхности.

Формула

Следующая формула может быть использована для простого вычисления максимального уровня сил трения, которые земля может передать объекту:

F _трение = µ x F _норма

6 9 где 0,00036 9

• µ — коэффициент трения
• F _норма относится к нормальной силе, действующей на указанный объект, заданной как F = mg

Примеры задач

Вопрос 1. Предположим, что масса автомобиля, буксируемого грузовиком, равна 250 кг, а коэффициент трения равен 0,05. Найдите величину силы трения, действующей на автомобиль.

Решение:

Дано: M = 250 кг, µ = 0,05

Здесь, F _Норма = Mg = 250 кг x 9,8 мс ^-1

= 2450 N

Теперь, F. _трение = µ x F _норма

= 0,05 x 2450

F _трение = 122,5 Н

Вопрос 2. Найти величину силы трения, действующей на мертвую зебру, которую крокодил втягивает в воду, если масса этой туши 80 кг и коэффициент трения 0,4.

Решение:

Дано: M = 80 кг, µ = 0,4

Здесь, F _Норма = Mg = 80 кг x 9,8 мс ^-1

= 784 N

Теперь, F -F. _трение = µ x F _норма

= 0,4 х 784

F _трение = 313,6 Н

Вопрос 3. Найдите величину силы трения, действующей на лодку, вытаскиваемую из воды массой 0, если ее масса равна 0 коэффициент трения 0,7.

Решение:

Дано: M = 40 кг, µ = 0,7

Здесь, F _Норма = Mg = 40 кг x 9,8 мс ^-1

= 392 N

Теперь, F -F. _трение = µ x F _норма

= 0,7 x 392

F _трение = 274,4 Н

94. 005 Вопрос Какое трение выше: статическое трение или трение скольжения?

Решение:

Поскольку у скользящего объекта меньше времени, чтобы сцепиться с контактными точками на полу, трение скольжения меньше, чем трение покоя. В результате значительно легче переместить предмет, который уже находится в движении, чем запустить его.

Вопрос 5. Какова связь между весом предмета и действующей на него силой трения?

Решение:

Амплитуда силы трения, действующей на предмет, прямо пропорциональна весу тела и дополнительно зависит от наклона плоскости относительно горизонтали. В результате сила трения точно пропорциональна массе тела.

Что вообще такое трение?

Поскольку книга ВСЕ ЕЩЕ неподвижна, сумма усилий ВСЕ ЕЩЕ должна равняться нулю. Это означает, что сила трения должна увеличиваться так же, как сила толкания, чтобы результирующая сила равнялась нулю.

Это единственный способ сохранить книгу в покое. Если бы сила трения была меньше силы толкания, книга ускорялась бы в том же направлении, что и толчок. Если бы сила трения была больше, чем сила толкания, книга ускорялась бы в направлении, противоположном направлению толчка, и это было бы очень странно. Только представьте, что вы толкаете книгу, и она ускоряется в противоположном направлении. Это было бы безумием.

Единственный способ заставить это работать — иметь переменную силу трения. Если сила трения не совсем соответствует силе толкания, происходят странные вещи. Вот почему здесь стоит знак «меньше или равно». Однако, как только книга ДЕЙСТВИТЕЛЬНО начинает двигаться, мы можем использовать немного другую модель трения. Похоже на это.

Иллюстрация: Rhett Allain

В отличие от статического трения, если две поверхности трутся и скользят, сила трения практически постоянна. Именно так работает модель (основанная на фактических экспериментальных данных). Опять же, это не идеальная модель, но в большинстве случаев она работает достаточно хорошо.

Чем плохо трение?

Трение — это взаимодействие между объектами, находящимися в контакте друг с другом. Почти все, что мы видим, касается чего-то еще, поэтому вокруг нас всегда есть трения. Но тоже не всегда отлично. Рассмотрим следующую ситуацию. У меня гладкая миска, и я кладу монету на внутреннюю стенку миски рядом с краем. Когда я отпускаю монету, она скользит вниз к центру чаши и, возможно, немного поднимается с противоположной стороны. Однако он не поднимется так высоко, как начал, из-за трения.

Если рассматривать эту скользящую монету с точки зрения энергии, она должна начинаться с некоторой гравитационной потенциальной энергии (которая зависит от высоты монеты). Когда монета движется вниз по чаше, гравитационная потенциальная энергия будет уменьшаться, что приводит к увеличению кинетической энергии (которая зависит от скорости монеты). Как только он вернется на другую сторону чаши, его кинетическая энергия будет уменьшаться по мере замедления и увеличиваться потенциальная энергия по мере того, как он становится выше.