Открытая Физика. Сила трения

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону (рис. 1.13.1).

Сила трения покоя (υ = 0). F→тр=- F→упр

Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения (F_тр)_max. Если внешняя сила больше (F_тр)_max, возникает относительное проскальзывание. Силу трения в этом случае называют силой трения скольжения. Она всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения и, вообще говоря, зависит от относительной скорости тел. Однако, во многих случаях приближенно силу трения скольжения можно считать независящей от величины относительной скорости тел и равной максимальной силе трения покоя. Эта модель силы сухого трения применяется при решении многих простых физических задач (рис. 1.13.2).

Реальная (1) и идеализированная (2) характеристики сухого трения

Опыт показывает, что сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления тела на опору, а следовательно, и силе реакции опоры N→.F_тр = (F_тр)_max = μN.

Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения.

Коэффициент трения μ – величина безразмерная. Обычно коэффициент трения меньше единицы. Он зависит от материалов соприкасающихся тел и от качества обработки поверхностей. При скольжении сила трения направлена по касательной к соприкасающимся поверхностям в сторону, противоположную относительной скорости (рис. 1.13.3).

Силы трения при скольжении (υ ≠ 0). N→ – сила реакции опоры, P→=- N→ – вес тела, Fтр=μN

При движении твердого тела в жидкости или газе возникает силa вязкого трения. Сила вязкого трения значительно меньше силы сухого трения. Она также направлена в сторону, противоположную относительной скорости тела. При вязком трении нет трения покоя.

Сила вязкого трения сильно зависит от скорости тела. При достаточно малых скоростях F_тр ~ υ, при больших скоростях F_тр ~ υ². При этом коэффициенты пропорциональности в этих соотношениях зависят от формы тела.

Силы трения возникают и при качении тела. Однако силы трения качения обычно достаточно малы. При решении простых задач этими силами пренебрегают.

Движение по наклонной плоскости

Закон Стокса — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

В 1851 году Джордж Стокс, решая уравнение Навье — Стокса, получил выражение для силы трения (также называемой силой лобового сопротивления), действующей на сферические объекты с очень маленькими числами Рейнольдса (например, очень маленькие частицы) в покоящейся вязкой жидкости:

F=−6πrμv,{\displaystyle F=-6\pi r\mu v,}

где

F{\displaystyle F} — сила трения, также называемая силой Стокса,

r{\displaystyle r} — радиус сферического объекта,

μ{\displaystyle \mu } — динамическая вязкость жидкости,

v{\displaystyle v} — скорость частицы.

Если частицы падают в вязкой жидкости под действием собственного веса, то установившаяся скорость достигается, когда эта сила трения совместно с силой Архимеда точно уравновешиваются силой гравитации. Хотя в классической формулировке закон Архимеда выполняется только в статическом случае, а не для движущихся тел^[1], в данном случае выражение для силы Архимеда сохраняет традиционный вид. Результирующая скорость (Стокса) равна

VS=29r2g(ρp−ρf)μ,{\displaystyle V_{\text{S}}={\frac {2}{9}}{\frac {r^{2}g(\rho _{\text{p}}-\rho _{\text{f}})}{\mu }},}

где

VS{\displaystyle V_{\text{S}}} — установившаяся скорость частицы (м/с) (частица движется вниз, если ρp>ρf{\displaystyle \rho _{\text{p}}>\rho _{\text{f}}}, и вверх в случае ρp<ρf{\displaystyle \rho _{\text{p}}<\rho _{\text{f}}}),

r{\displaystyle r} — радиус частицы (м),

g{\displaystyle g} — ускорение свободного падения (м/с²),

ρp{\displaystyle \rho _{\text{p}}} — плотность частиц (кг/м³),

ρf{\displaystyle \rho _{\text{f}}} — плотность жидкости (кг/м³),

μ{\displaystyle \mu } — динамическая вязкость жидкости (Па·с).

сила трения — с русского на английский

сила трения — Сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, тангенциально направленная к общей границе между этими телами. [ГОСТ 27674 88] Тематики трение, изнашивание и смазка EN friction force …   Справочник технического переводчика

сила трения — 3.11. сила трения: Наибольшее значение силы, необходимое для перемещения исполнительного механизма и запорного органа из открытого положения в закрытое, с учетом возвращения запорной пружины в исходное положение, независимо от значения силы,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

сила трения — trinties jėga statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. friction force; frictional force vok. Reibungskraft, f rus. сила трения, f pranc. force de frottement, f …   Automatikos terminų žodynas

сила трения — trinties jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Pasipriešinimo jėga, kurios kryptis priešinga besiliečiančių kūnų poslinkiui vienas kito atžvilgiu. atitikmenys: angl. friction force; frictional force vok. Reibung, f;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

сила трения — trinties jėga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. friction force; frictional force vok. Reibungskraft, f rus. сила трения, f pranc. force de frottement, f …   Fizikos terminų žodynas

сила трения — [friction force] сила, препятствующая относительному перемещению контактирующих тел, слоев жидкости или газа; Смотри также: Сила сила света сила волочения сила внутреннего трения подъемная сила …   Энциклопедический словарь по металлургии

Сила трения — …   Википедия

сила трения — frictional force Касательная реакция, действующая против относительного движения двух контактирующих тел. Шифр IFToMM: 3.5.49 Раздел: ДИНАМИКА МЕХАНИЗМОВ …   Теория механизмов и машин

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… …   Википедия

сила трения, возникающая при соприкосновении замков со стенками скважины при вращении снаряда — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN rotary bushing drag …   Справочник технического переводчика

сила трения покоя — limiting friction Сила трения покоя в момент начала скольжения. Шифр IFToMM: 3.5.48 Раздел: ДИНАМИКА МЕХАНИЗМОВ …   Теория механизмов и машин

Физика 7 класс → Трение. Сила трения – eSchool.by

Вы уже знаете, что тело может изменить свою скорость лишь под действием какой-либо силы. Мяч, катящийся по полю, постепенно замедляется, а это значит, что на него также действует какая-то невидимая сила.
Когда тела соприкасаются, возникает взаимодействие, которое мешает их движению. Оно называется трением. А силу, которая характеризует это взаимодействие – силой трения.

Сила трения (обозначается: F _тр) – сила, препятствующая движению одного тела по поверхности другого.

Есть две основных причины силы трения:
● шероховатости на поверхностях тел.
Под микроскопом видно, что любая поверхность покрыта множеством неровностей. Когда
поверхность одного тела движется по поверхности другого, эти неровности цепляются друг за
друга и тормозят движение;
● взаимное притяжение молекул.

Если начать устранять неровности на поверхностях трущихся тел, шлифуя их, сначала сила трения уменьшится. Но, когда эти поверхности приблизятся к идеально гладким, трение резко возрастает. Из-за отсутствия неровностей молекулы тел будут располагаться так близко, что
между ними начнут действовать силы взаимного притяжения.
Зная причину трения, можно его уменьшить.
Кроме разумной шлифовки, трение уменьшается смазкой поверхностей. При смазке жидкость
заполняет собой все неровности, и трение твёрдых поверхностей сменяется на более слабое
трение жидкостей. Дверные петли проворачиваются легче, мокрый пол становится скользким, а
яичница на сковороде с маслом скользит и не прилипает.
Но, если нужно передвинуть бочку, смазывать и шлифовать её глупо – лучше катить. При качении
трение резко уменьшается. Это используется в колёсах, подшипниках, перекатывании тяжёлых
плит и домов по брёвнам или каткам.
Чтобы измерить силу трения, нужно плавно потянуть тело динамометром вдоль поверхности.
При равномерном движении сила тяги в динамометре будет равна силе трения.

Сила трения зависит от силы прижатия поверхностей друг к другу.
Если тянуть брусок динамометром и нагружать его грузами, сила трения возрастает. То же
произойдёт, если брусок сильно прижимать к поверхности.
Сила трения зависит и от рода трущихся материалов. Дерево по дереву скользит лучше, чем
резина по дереву, но хуже, чем графит по стали.

 

Вопросы:

1. Каковы причины возникновения трения?
2. Каким способом можно уменьшить трение?
3. Когда возникает сила трения и как она направлена?
4. От чего зависит сила трения?