Сила трения. Формула. Определение. Основные понятия
- Posted on
- admin
- 05.03.2022
- 0 comments
Сила трения возникает в месте соприкосновения двух тел и препятствует взаимному перемещению этих тел относительно друг друга. Она всегда направлена противоположно движению тел либо направлению приложения внешней силы. В случае если тела неподвижны. В результате трения механическая энергия переходит в тепловую.
Трение делится на трение покоя и трение движения. Трение движения в свою очередь делится трение качения и трение скольжения. Трение покоя возникает, когда соприкасающиеся тела пытаются сместить друг относительно друга.
Формула 1 — Сила трения.
N — Сила реакции опоры.
Мю — Коэффициент трения.
Трение покоя, как видно из названия, возникает, когда к телам прикладывается сторонняя сила стремящаяся сместить их друг относительно друга.
Причиной возникновения силы трения является неровности на поверхности соприкасающихся тел. Даже если поверхности выглядят гладкими, на самом деле при большом увеличении, видно, что поверхность является шершавой. Так вот именно эти неровности на поверхности двух тел и цепляются друг к другу.
Рисунок 1 — Соприкасающиеся поверхности.
Казалось бы, если поверхности отполировать до зеркального блеска то трение между ними должно если не исчезнуть совсем, то уж точно упасть до минимального значения. А на практике оказывается все не так просто. В случае очень гладких поверхностей проявляется еще один фактор увеличивающий трение. Это межмолекулярное притяжение. При очень тонкой обработке материала, молекулы вещества двух тел находятся настолько близко друг к другу, что возникают настолько сильные силы притяжения, что они препятствуют движению тел друг относительно друга.
Конечно же, на величину силы трения влияет и сила, которая прижимает тела друг к другу. Чем она выше, тем выше сила трения. Если вы зимой катите, пустые санки по снегу это выходит достаточно легко. Если на санках будет сидеть ребенок, тащить их будет уже сложнее. Ну а если в них сядет взрослый, вы уже дважды подумаете, а стоит ли их тащить вообще. Во всех этих случаях качество поверхности полозьев санок и поверхность снега неизменна. А вот сила тяжести разная, что и приводит к увеличению силы трения.
Кроме трения скольжения еще существует и сила трения качения. Опять же в названии скрыта и суть явления. То есть это, то трение, которое возникает во время качения одного объекта по поверхности другого. Трение качения во много раз меньше трения скольжения.
Представьте себе металлический шарик, катящийся по поверхности стола. Из-за деформации стола, да и самого шарика, место контакта между ними представляет не точку, а некоторую поверхность. В результате точка приложения реакции опоры смещается от центра равновесия немного вперед.
Формула 2 — Сила трения качения.
k — Коэффициент трения качения.
r — радиус катящегося тела.
N — Модуль нормальной составляющей реакции опоры.
Рисунок 2 — Трение качения.
Для уменьшения трения, как скольжения, так и качения, применяют смазку. Смазка уменьшает сцепление между поверхностями за счет того что не сами поверхности трутся друг о друга. А слои жидкости между собой.
17 примеров трения скольжения
Примеры трения скольжения, которые обычно наблюдаются повсюду вокруг нас, поскольку трение скольжения возникает в объектах любого размера, перечислены ниже:
Толкание объекта по поверхностиКогда мы толкаем неподвижный объект по поверхности другого объекта, мы прикладываем к нему силу.
Приложенная сила сместила объект из неподвижного положения, и затем объект постепенно начал набирать скорость.
Однако если вы заметили, что даже после толкания объекта его движению все еще препятствует определенное сопротивление? Это сопротивление называется трением скольжения, возникающим между поверхностями двух предметов; он действует противоположно скользящему движению.
Толкание объекта по поверхности
Узнайте больше о Типы сил вокруг нас.
Основные примеры трения скольженияЛюбые типы движения при контакте объектовТрение скольжения — это сила противодействия приложенной силе, возникающая, когда поверхности двух объектов соприкасаются.
Законы движения Ньютона объясняют движение объекта при трении скольжения следующим образом:
- Объект ускоряется, чтобы двигаться скользящим движением, когда приложенная сила превышает трение скольжения.
- Объект замедляется, когда прилагаемая сила ниже силы трения скольжения.
- Объект движется с постоянная скорость когда приложенная сила равна силе трения скольжения.
Любые типы движения при контакте объектов
Подробнее о Относительное движение
Механизм торможения автомобиляТормозной механизм — это наиболее совершенный пример трения скольжения, который предотвращает крупные автомобильные аварии.
Когда вы хотите остановить движущееся транспортное средство во время движения, его тормоз создает трение скольжения внутри колеса, которое замедляет ходящие колеса. Из-за трения скольжения шины транспортного средства по-прежнему толкаются о поверхность дороги, но медленнее, чем при скольжении.
Механизм торможения автомобиляСкольжение объекта по наклонной плоскости
Наклонная плоскость, одна из простых машин, лучше иллюстрирует концепцию трения скольжения.
Использование наклонной плоскости облегчает любую работу за счет уменьшения усилия, необходимого для подъема тяжелого предмета, и экономии механической энергии.
Но трение скольжения по наклонной плоскости позволяет объекту скользить с высоты безопасно и без каких-либо повреждений.
Скольжение по наклонной плоскости
Узнайте больше о Как наклонная плоскость облегчает любую работу
Потирание обеих рук вместеКогда мы протираем обе руки вместе, особенно зимой, выделяется тепло из-за трения скольжения между поверхностями обеих рук.
Точно так же, если любые два объекта трутся друг о друга, количество выделяемого тепла зависит от материалов обеих поверхностей.
Потирание обеих рук вместеПримеры трения скольжения можно найти дома
Когда мы скользим двумя объектами друг по другу, мы создаем трение скольжения. Такие примеры трения скольжения, найденные нами в домашних условиях, перечислены ниже:
Примеры трения скольжения можно найти домаЗажигание спичкиЗажигание спички — необычный пример скольжения, который можно найти в нашем доме.
Он вдохновлен одним из древних примеров трения скольжения. Человек каменного века впервые разжег огонь, когда он сдвигает два камня вместе, как мы создаем огонь, скользя спичкой по шероховатой поверхности шкатулки.
Зажигание спичкиОткрытие окна
Мы применили нашу мышечная сила чтобы открыть окно, которое показывает его скользящее движение. Но рельсы, по которым скользят окна, создают трение скольжения в противоположном направлении между поверхностями окна и рельсами. Трение скольжения ограничивает скользящее движение окна, чтобы предотвратить его повреждение.
Примеры трения скольжения можно найти домаОткрытие окна
Очистка поверхности
Очищая грязь с поверхности любой мебели или пола, мы скользим по ней тряпкой. Когда поверхность ткани скользит по полу или поверхности мебели, это вызывает трение скольжения, поскольку оба объекта находятся в физическом контакте.
Очистка поверхностиТолкаем бутылку по столу
Когда нам нужно передать бутылку или любую посуду другому человеку во время обеда, мы толкаем их через обеденный стол.
Сила, приложенная к бутылке после того, как мы толкаем ее, заставляет бутылку скользить по столу. В результате контакт поверхностей между бутылкой и стол создает трение скольжения который препятствует ненужному скользящему движению бутылки.
Толкаем бутылку по столуВытягивание ящика для овощей из холодильника
Выдвижной ящик для овощей — один из распространенных примеров выдвижения, которые мы нашли в нашем доме. Когда мы применяем мышечная сила на ящике, потянув его к себе, его нижняя поверхность скользит по поверхности холодильника. В ответ контакт между поверхностями ящика и холодильника вызывает трение скольжения по отношению к холодильнику, что предотвращает его смещение непосредственно из холодильника.
Вытягивание ящика для овощей из холодильникаПримеры трения скольжения в повседневной жизни
Примеры трения скольжения в повседневной жизни включают в себя различные действия, которые мы делаем каждый день, которые неосознанно создают трение скольжения. Примеры таких трения скольжения в повседневной жизни перечислены ниже:
ПрогулкиХодьба — один из самых распространенных примеров трения скольжения, которое мы создаем каждый день. Как? Давайте посмотрим
Когда мы начинаем ходить, мы фактически толкаем землю, применяя мышечную силу. В ответ на приложенную мышечную силу контакт между нашей стопой и землей создавал трение скольжения, позволяя нам двигаться вперед, не скользя по земле.
ПрогулкиПрокрутка на мобильных устройствах
Из-за постоянного спроса на технологии каждый человек, использующий мобильное устройство, создает трение скольжения, даже не осознавая этого.
Чтобы выполнить определенную задачу на мобильном телефоне, нам нужно провести пальцем по его экрану, что также называется подкачкой. Скольжение вызывает трение скольжения между поверхностями нашего пальца и экраном мобильного устройства, предотвращая любое повреждение экрана.
Прокрутка на мобильных устройствахСтирание кусочком резины
Пример стирания с использованием резины аналогичен тому, как мы терли обе руки для выделения тепла.
Чтобы стереть любые ошибки при письме на бумаге, мы прикладываем мускульную силу к резине, удерживая ее и затем скользя несколько раз по бумаге. Скольжение вызывает трение скольжения между поверхностями резины и бумаги, которое стирает ошибки письма из-за молекулярных взаимодействий между поверхностями.
Стирание кусочком резиныДети катаются на горках на детской площадке
Детские горки имеют меньшее трение скольжения по поверхности, чем наклонные плоские горки.
Вот почему горки на детской площадке используются только в развлекательных целях.
Когда дети скользят с высоты по горкам на игровой площадке, меньшее трение между поверхностями тела детей и горками на игровой площадке предотвращает их прямое падение на землю и дает им захватывающие впечатления.
Дети катаются на горках на детской площадкеДрифт на машине
Дрифт автомобиля означает, по сути, поворот на слишком высокой скорости.
Во время дрейфа трение скольжения между поверхностью шин и поверхностью дороги связывает автомобиль с дорогой, сначала захватывая передние колеса, а затем задние колеса, что предотвращает занос по прямой дороге.
Дрифт на машинеСборка кубика Рубика
Кубик Рубика — это трехмерная игра-головоломка, которая показывает нам трение скольжения в повседневной жизни. Чтобы решить головоломку, мы прикладываем к ней мышечную силу, сдвигая несколько кубиков.
Это действие скольжения создает трение скольжения в противоположном направлении между обеими поверхностями куба, что позволяет нам безопасно его скользить.
Сборка кубика РубикаМонеты скользят по доске Карром
Карром — игра индийского происхождения, в которую играют на столе в помещении.
Чтобы заработать очки в карроме, мы должны поместить монеты в отверстия по углам каррома, ударяя по нему ударником. Когда мы ударяем по монете, мы прикладываем к ней мышечную силу, которая заставляет монету скользить в направлении приложенной силы. Скользящее действие монеты создает трение скольжения между поверхностями монеты и ручкой, которое не позволяет ей скользить по направлению к отверстию. Поэтому борный порошок распределяется по поверхности кают-компании перед началом игры, чтобы уменьшить трение скольжения.
Монеты скользят по доске КарромСпортсмен по прыжкам в длину скользит по песочнице
Один из непопулярных примеров трения скольжения — это когда спортсмен, прыгающий в длину, скользит по песочнице.
Спортсмены ускорялись, бегая перед прыжком, и после завершения прыжка им требовалась особая сила, чтобы остановить свое движение. Поэтому, когда происходит контакт между телом спортсмена и поверхностью песочницы, между ними возникает трение скольжения, которое не позволяет им скользить слишком далеко.
Спортсмен по прыжкам в длину скользит по песочнице
Итак, сколько примеров трения скольжения вы встречали в реальном мире? Перечислите это.
Что вызывает трение скольжения?Трение скольжения вызывается следующими факторами объектов, которые можно суммировать в коэффициент трения скольжения и нормальную силу, действующую на скользящий объект:
Что вызывает трение скольжения?Гладкость или шероховатость поверхностиИз-за шероховатости поверхности по ней легко скользит любой предмет. Но трение скольжения в основном вызвано неровностями между поверхностями объектов.
Таким образом, чем больше шероховатость поверхности, тем больше трение скольжения между поверхностью и объектом. Шероховатость поверхности можно оценить по коэффициенту трения скольжения.
Клейкость — это суть трения скольжения. Когда поверхность двух объектов соприкасается, поверхность сцепляется друг с другом, что способствует увеличению трения скольжения между ними. Величина трения скольжения зависит от степени сцепления поверхностей объекта.
Поверхностная деформацияИз-за деформации, такой как складки или трещины на твердой поверхности, это вызывает большее трение скольжения, чем воздух или вода.
Величина давления сил на любой объектКогда два объекта скользят друг по другу, нормальная сила действует на любой объект, который оказывает давление на его скользящие поверхности. Это давление, создаваемое нормальной силой, увеличивает взаимодействие между поверхностями, что приводит к большему трению скольжения.
Поскольку нормальная сила, действующая на объект, пропорциональна его весу, трение скольжения из-за нормальной силы также косвенно пропорционально весу объекта.
Относительный
Скорость между объектами, когда они входят в контактКогда два объекта соприкасаются и начинают скользить или тереться друг о друга, их относительная скорость увеличивается с температурой. Увеличение скорости, превышающей безопасно заданное значение скорости, увеличивает трение скольжения между объектами.
Узнайте больше о Относительное движение
Другие факторыТакие факторы, как химическая связь или электромагнитное притяжение и отталкивание, также играют важную роль в создании трения скольжения в определенных условиях.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ (FAQ)Как скользящее трение используется в повседневной жизни?
Ответ: Трение скольжения препятствует скольжению между двумя объектами, что помогает нам безопасно выполнять некоторые действия в повседневной жизни, а именно:
- На горке на детской площадке он сразу же останавливает ребенка от падения
- На водной горке это дает острые ощущения при скольжении без какой-либо опасности.
- Избегает заноса транспортных средств
- Используя тормоз, он использовался для остановки транспортных средств
Ответ: Коэффициент трения скольжения объекта увеличивается с увеличением его скорости, когда объект, имеющий упруго мягкие материалы, скользит по другим гладким поверхностям.
Следовательно, сила трения скольжения прямо пропорциональна скорости.
Трение скольжения при глажении?Ответ: Глажка любой ткани осуществляется скользящим движением и включает трение скольжения между тканями и горячим металлом железа.
Поэтому глажение — один из примеров трения скольжения.
Почему трение качения меньше трения скольжения?Ответ: Трение качения между объектом и поверхностью меньше по сравнению с их трением скольжения.
Сила трения между поверхностями зависит от точки контакта. Катящийся объект меньше контактирует с поверхностью, чем скользящий объект, что приводит к меньшему трению качения, чем трение скольжения.
Внешняя сила и скользящее кинетическое трение Рона Куртуса
SfC Home > Physics > Force > Friction >
Рон Куртус
Когда внешняя сила приложена к скользящему объекту в направлении движения, объект будет ускоряться, двигаться с постоянной скоростью или замедляться в соответствии с кинетическим трением скольжения и количество приложенной силы.
У вас могут возникнуть следующие вопросы:
- Что такое закон Ньютона для ускорения?
- Как трение влияет на закон?
- Каковы результаты различных внешних сил?
Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Преобразование единиц
Закон Ньютона
Согласно законам Ньютона, сила, действующая на свободно движущийся объект, вызывает ускорение в соответствии с уравнением:
F e = мА
где
- F e — внешняя сила, действующая на свободно движущийся объект
- м масса объекта
- a ускорение объекта
Эффект трения
Теперь, если движение объекта скользит по поверхности или материалу, оно сдерживается силой сопротивления трения.
F e − F кс = мА
или
А = (F e − F кс )/м
где
- F кс — кинетическая сила трения скольжения
- A новое ускорение объекта относительно внешней силы
Результат действия различной внешней силы
Отношение между внешней силой и силой трения об объект определяет, будет ли он ускоряться, двигаться с постоянной скоростью или замедляться.
Ускорение
Если внешняя сила больше кинетической силы трения скольжения ( F e > F ks ), то A положительна и объект ускоряется.
Поскольку статическое трение больше, чем кинетическое трение скольжения, объект будет ускоряться при переходе от статического к кинетическому.
Постоянная скорость
Если внешняя сила равна кинетической силе трения скольжения ( F e = F кс ), тогда А = 0 и объект движется с постоянной скоростью.
Это может произойти за счет уменьшения внешней силы из-за ускорения.
Замедление
Если внешняя сила меньше кинетической силы трения скольжения ( F ks < F f ), или если внешняя сила равна нулю ( F e = 0 90) , то ускорение A отрицательно, и объект замедляется, пока, наконец, не перестанет двигаться.
Хорошим примером является остановка скольжения объекта. Он начнет замедляться и вскоре остановится.
Резюме
Когда к скользящему объекту прикладывается внешняя сила в направлении движения, объект будет ускоряться, двигаться с постоянной скоростью или замедляться в зависимости от кинетического трения скольжения и величины приложенной силы.
Всегда делай все возможное
Ресурсы и ссылки
Полномочия Рона Куртуса
Веб-сайты
Ресурсы для трений -Обширный список
Книги
(Обратите внимание: Школа для чемпионов может заработать комиссии от покупок книг)
on Friction Experiments
Вопросы и комментарии
У вас есть вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, пришлите
электронное письмо с вашим отзывом.
Поделиться этой страницей
Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:
Студенты и исследователи
Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
Friction_sliding_external_force.htm
Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.
Copyright © Ограничения
Где ты сейчас?
Школа чемпионов
Темы трения
Внешняя сила и кинетическое трение скольжения
NEET UG :трение скольжения
Сила сопротивления, возникающая при скольжении двух тел друг относительно друга, называется трением скольжения. Это трение, также известное как кинетическое трение, описывается как сила, необходимая для того, чтобы одна поверхность катилась по другой.
Он зависит от двух переменных: одна — это вещество объекта, а другая — его вес и размер. На трение скольжения не влияют изменения площади контактной поверхности. Трение скольжения значительно ниже, чем трение покоя в большинстве материалов.
Скольжение – это сила трения, вызванная вращательным движением дискообразного или любого другого круглого объекта вдоль поверхности, тогда как трение качения – это сила трения, вызванная вращательным движением дискообразного или любого другого круглого объекта вдоль поверхности. поверхность. Сила трения при трении качения часто существенно ниже, чем при кинетическом трении скольжения. Коэффициент трения качения обычно меньше коэффициента трения скольжения. С другой стороны, трение скольжения имеет тенденцию производить больше звуковых и тепловых побочных продуктов.
Трение скольжения Определение
Трение скольжения или кинетическое трение — это сила трения, которая предотвращает подлинное относительное скользящее движение между двумя контактными поверхностями.
Начнем с базового понимания сил трения. Если на столе есть металлический блок, слабого усилия может быть недостаточно, чтобы сдвинуть металлический блок. Металлический блок начинает двигаться по мере того, как вы постепенно увеличиваете усилие, пока оно не достигнет определенной точки. Сила сопротивления, обеспечиваемая металлическим блоком в его статической форме, равна управляющей величине силы, при которой металлический блок начинает двигаться. Статическое трение — это название, данное этой силе сопротивления. Металлический блок перемещается при дальнейшем увеличении силы в эксперименте. Однако даже после того, как металлический блок начал двигаться, он продолжает оказывать сопротивление в попытке его остановить. Это называется трением скольжения». Трение скольжения явно меньше, чем трение покоя, исходя из того, что мы определили до сих пор.
Сила трения скольжения действует в направлении нормали к поверхности и прямо пропорциональна весу. Когда поверхность, по которой скользит тело, горизонтальна, нормальная сила равна весу тела.
Формула трения скольжения
Коэффициент трения скольжения, умноженный на нормальную силу, представляет собой уравнение для силы скольжения.
Fs = sFn
Где,
Fs — сила трения скольжения.
s = коэффициент трения скольжения
Fn обозначает нормальную силу.
Движение при трении скольжения
Второй закон Ньютона можно использовать для описания движения при трении скольжения (в основных системах движения)
∑F=ma
FE –FK=ma
FE обозначает внешнюю силу.
Когда внешняя сила больше кинетической силы трения, возникает ускорение.
Когда сила кинетического трения больше силы внешней силы, происходит замедление (или остановка).
Поскольку на предмет действует результирующая сила, также выполняется первый закон движения Ньютона.
Когда на предмет не действует результирующая сила, то есть когда внешняя сила равна силе кинетического трения, возникает постоянная скорость.
Движение по наклонной плоскости
Когда блок скользит вверх или вниз по наклонной плоскости, его можно использовать для демонстрации трения. На свободном графике ниже это показано.
Составляющая силы тяжести в направлении наклона представлена как:
Fg=mg sin
Нормальная сила (перпендикулярная к поверхности) изображается следующим образом:
N=mg cos 5 Как45 результат, так как трение препятствует движению блока,
Fk= k.mg cos
Чтобы вычислить коэффициент кинетического трения на наклонной плоскости, заметьте, что момент, когда сила параллельна плоскости, равен моменту когда сила перпендикулярна; это происходит, когда объект движется с постоянной скоростью под углом.
Fg=mg sin
∑F=ma=0
Fk= Fg or= k.mg cos=mg sin
k=tan
Коэффициент трения скольжения4 или создаваемые объектами, учитывает многочисленные аспекты, которые могут повлиять на уровень трения. Ниже приведены некоторые факторы, которые могут повлиять на трение скольжения:
Деформация поверхности объекта.
Шероховатость или гладкость поверхности.
Скорость любого объекта в начале. Размеры и форма предмета.
Количество сил, приложенных к объекту.
Коэффициент трения скольжения
. Сила трения F, наблюдаемая объектом, прямо пропорциональна нормальной силе N, действующей на этот объект, согласно общей формулировке. Другими словами,
F= µNF
Коэффициент трения определяется как где — константа.
Поскольку это просто отношение двух сил, оно не имеет размеров. При статическом трении коэффициент трения называется коэффициентом трения покоя и обозначается s, а при трении скольжения эта же константа называется коэффициентом трения скольжения и обозначается k. Нижний индекс «k» означает «кинетический». Тогда, поскольку трение скольжения всегда меньше, чем трение покоя,
k< s
Примеры трения скольжения
Поскольку степень трения скольжения настолько велика, различных примеров трения скольжения не существует. Из-за химических взаимодействий трение скольжения между двумя поверхностями приводит к выделению тепла. Количество создаваемого тепла зависит от материалов поверхностей и иногда может привести к пожару. Зажигание спички — отличный пример в сегодняшних условиях. Для разведения огня в каменном веке люди использовали два камня. Поскольку трение скольжения имеет большую степень силы трения, предпочтительнее поместить объект на колесо и нести его, а не толкать, поскольку результат трения качения значительно меньше, чем результат трения скольжения.
Коэффициент трения качения намного меньше коэффициента трения скольжения.
Заключение
Измерен коэффициент трения твердого тела, скользящего по слою порошка. Эта концепция используется для объяснения того, почему обломочные лавины имеют такой низкий кажущийся коэффициент трения. В качестве порошкового материала в эксперименте использовалась мука, а металлические диски служили жестким телом, которое перемещалось по слою порошка.
Для сравнения изменено состояние базальной поверхности диска. При использовании дисков с шероховатой поверхностью, на которую могли прилипать частицы порошка, были достигнуты низкие коэффициенты трения. Критическая скорость флотации не была найдена при использовании дисков с плоскими поверхностями из-за слишком высоких коэффициентов трения. Для сравнения, пороховое вещество также было изменено. При использовании муки или крахмала диски при флотации скользили, а при использовании кварцевого песка критическая скорость флотации не определялась.
