В чем измеряется сила трения

Сила трения, как и всякая другая, измеряется в ньютонах.

Популярные вопросы и ответы

Отвечает Иван Яковлев, преподаватель физики в Домашней школе «ИнтернетУрок».

Что такое сила трения?

Сила трения — это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и всегда направленная вдоль поверхности соприкосновения противоположно направлению движения.

Силы трения бывают двух типов: сухое (возникает при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки) и жидкое (возникает пpи движении твердых тeл в жидкoй или гaзooбpaзнoй cpeдe, или кoгдa caмa жидкocть или гaз тeкут мимo нeпoдвижныx твеpдыx тeл). Сухое трение, в свою очередь, делится на три вида: трение покоя (действует между двумя телами, неподвижными относительно друг друга), трение скольжения (возникает между соприкасающимися телами при их относительном движении), трение качения (возникает при перекатывании тел одного по другу).

Какова природа сил трения?

Причины появления сухого трения:

• Из-за шероховатости (неровностей) поверхностей контактирующих тел. Когда одно тело скользит или катится по другому, эти дефекты цепляются друг за друга и препятствуют передвижению;
• При максимально гладких поверхностях молекулы располагаются настолько близко друг к другу, что между ними начинают действовать силы взаимного притяжения, которые в некоторых случаях довольно существенны.

Величина силы трения зависит от:

• Вида трения. Величина трения качения во много раз меньше трения скольжения.
• Нагрузки. С ее увеличением сила трения растет.
• Качества обработки поверхностей. При скольжении по менее шероховатой поверхности сила трения заметно меньше.
• Использования смазочных материалов.

В чем польза и вред сил трения?

Как уже было сказано вначале, трение играет огромную роль во всех сферах нашей жизни. Например, благодаря силе трения покоя мы можем ходить по земле, авто- и железнодорожный транспорт могут начать движение без пробуксовки или в случае необходимости остановиться. Благодаря силе трения покоя тела не соскальзывают с наклонной поверхности. Без трения не звучала бы скрипка, школьники не смогли бы писать ручкой в своих тетрадях, а все саморезы и гвозди выскочили бы из своих мест.

В живой природе, например, плетущиеся растения благодаря силе трения цепляются за опоры и удерживаются на них, а корнеплоды удерживаются в почве. Действие органов хватания многих животных и насекомых тесно связано с трением.

Но во многих случаях трение очень и очень вредно, и с ним борются различными способами.

Трение выводит из строя человеческий организм: изнашиваются суставы, мениски, образовываются болезненные наросты и мозоли на ногах.

Во всех машинах и агрегатах из-за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части. Для уменьшения трения соприкасающиеся и трущиеся поверхности делают более гладкими или между ними вводят смазку, или по возможности силу трения скольжения заменяют на силу трения качения. Чтобы уменьшить трение вращающихся валов различных механизмов, их устанавливают на подшипники.

Bязкoe тpeниe пpивoдит к пoтepe мexaничecкoй энepгии движущeгocя тeлa, так как тopмoзит eгo. Например, для преодоления силы трения корабли затрачивают до 75% общей мощности. Поезда при скорости 200 км/ч зaтpaчивaют нa пpeoдoлeниe coпpoтивлeния вoздуxa oкoлo 50-70% общей мoщнocти.

Воздушные летательные аппараты испытывают огромную силу сопротивления воздуха. Трение о воздух может привести к oпacнoму пepeгpeву caмoлeтa в плoтныx cлoяx aтмocфepы. Но в то же время летательные аппараты не смогут взлететь и передвигаться в cpeдe, лишeннoй вязкoгo тpeния, так как пoдъeмнaя cилa кpыльев и cилa тяги вoздушнoгo винтa будут paвны нулю.

В каком классе изучают силу трения?

С определением силы трения, её природой, видами сил трения и их различиями учащиеся знакомятся в 7 классе. Немного подробнее эту тему изучают уже в 10 классе. В заключении хочу предложить для вашего размышления интересный вопрос: «Что будет, если полностью исчезнет сила трения?»

Трение —

Трение возникает там, где мы о нем даже не подозреваем. Причиной возникновения трения служат неровности соприкасающихся поверхностей.

Трение возникает там, где мы о нем даже не подозреваем. Причиной возникновения трения служат неровности соприкасающихся поверхностей. Из-за трения кинетическая энергия тел превращается в теплоту. 
Когда космический аппарат входит в земную атмосферу со скоростью 25000 км/ч, трение поднимает температуру обшивки до 1500 С. Трение доставляет массу проблем: изнашиваются детали машин, протирается обувь, приходится прилагать большие усилия, чтобы совершить работу. Однако трудно даже представить себе, что случилось бы, если бы трение просто пропало.

Полезное действие трения

При отсутствии трения мы не могли бы передвигаться, а скользили бы как по льду, вещи невозможно было бы держать в руках, а любой звук звучал бы беспрерывным эхо, отражаясь от препятствий.

Трение покоя 

Трудно сдвинуть стоящий на полу тяжелый ящик – мешает трение. Если прикладывать к ящику все большую силу, то наконец наступит момент, когда ящик начнет перемещаться. Сила, которую прикладывали как раз перед тем, как ящик сдвинулся, представляет собой предельную силу трения покоя. Она зависит от веса ящика с содержимым. Если вес удвоится, то удвоится и сила трения покоя. Сила трения покоя также зависит от материалов соприкасающихся поверхностей, в данном случае дна ящика и пола.

Добывание огня 

С помощью трения можно добыть огонь. Самое простое устройство для этого состоит из 2 палочек. Конец одной палочки помещают в углубление другой и начинают быстро вращать первую. За счет трения в месте контакта можно добиться повышения температуры 300 С, при которой дерево начинает тлеть.
При зажигании спичек также используется трение. Когда головкой спички черкают по рабочей поверхности коробка, из-за трения температура поднимается. Выделяющаяся теплота приводит к химической реакции между веществами спичечной головки и коричневой полоски на коробке. При достижении определенной температуры головка воспламеняется, после чего огонь распространяется и на саму спичку.

Скольжение и качение 

Трение становится главной проблемой при транспортировке грузов. Первобытные люди передвигали тяжести с помощью волокуш. Волокуша скользила по земле, но сила трения оставалась значительной.
Позже люди обнаружили, что крупные грузы, например каменные глыбы, легче передвигать на круглых катках-роликах. Ролики катились, и трение уменьшалось, поскольку груз больше не скользил по земле. С изобретение колеса, посаженого на ось, стало ясно, что сила трения качения во много раз меньше силы трения скольжения.
Трение может быть полезным и вредным. Когда трение полезно, его увеличивают, когда вредно – его уменьшают. Для этого используют смазку, шлифовку, подшипники.

Подшипники

Подшипники – это устройство, которые случат в качестве опор для движущихся частей и позволяют уменьшить трение. Подшипники применяются в машинах и механизмах, в том числе в машинах и велосипедах, в электродвигателях и роликовых коньках. Подшипники одного типа позволяют валу вращаться в неподвижном корпусе, другие подшипники позволяют вращаться деталям на неподвижном валу. Если бы не было подшипников, то трение тормозило бы движение, приводило к большим тепловым потерям и вызывало повышенный износ соприкасающихся поверхностей.
Обычный подшипник качения состоит из внутреннего и внешнего металлических колец. Кольца разделены рядом шариков (шариковые подшипники) либо рядом цилиндрических или конических роликов (роликовые подшипники), перекатывающихся по канавкам в кольцах. Высококачественные подшипники работают так мягко, что потери на трение составляют менее 1% энергии, потребляемой механизмом.

Смазка 

Смазка – это вязкая жидкость, которая делает соприкасающиеся поверхности более гладкими и благодаря этому уменьшает трение. В механизмах в качестве смазки обычно используют нефтяные масла. В двигателях внутреннего сгорания смазка подается под давлением специальным насосом в подшипники двигателя и к поршням, движущимся в цилиндре.
В подшипниках высокоскоростных механизмов в качестве смазки используется сжатый воздух, в некоторых случаях – твердая графитовая смазка. В настоящее время изобретены и уже довольно широко применяются нано-смазки из специальных материалов, таких как микрокерамика WAGNER и INDIGO.

Тормоза 

Для того чтобы уменьшить трение и двигаться с минимальной затратой усилий, в транспортных средствах применяют подшипники. Но иногда необходимо резко снизить скорость, для чего на колесах устанавливают тормоза, Развивающие большую силу трения. При работе тормозная колодка из теплоустойчивого материала прижимается к стальному барабану или диску на колесе. Трение между тормозом и вращающимся колесом преобразует кинетическую энергию в теплоту, и скорость транспортного средства падает. Теплота быстро рассеивается в окружающемся воздухе.

Что такое трение? | Live Science

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Трение – это сопротивление движению одного объекта, движущегося относительно другого. Согласно International Journal of Parallel, Emergent and Distributed Systems

Ученые начали собирать воедино законы, управляющие трением, в 1400-х годах, согласно книге Механика грунтов (открывается в новой вкладке), но поскольку взаимодействия настолько сложны, определение силы трения в различных ситуациях обычно требует экспериментов и может нельзя вывести только из уравнений или законов.

На каждое общее правило о трении есть столько же исключений. Например, в то время как две шероховатые поверхности (например, наждачная бумага), трущиеся друг о друга, иногда имеют большее трение, очень гладко отполированные материалы (например, стеклянные пластины), которые были тщательно очищены от всех поверхностных частиц, могут на самом деле очень сильно прилипать друг к другу.

Виды трения

Существует два основных вида трения: статическое и кинетическое , согласно журналу Учитель физики (открывается в новой вкладке). Статическое трение действует между двумя поверхностями, которые не движутся друг относительно друга, а кинетическое трение действует между движущимися объектами.

В жидкостях трение представляет собой сопротивление между движущимися слоями жидкости, которое также известно как вязкость. Как правило, более вязкие жидкости гуще, согласно журналу 9.0005 Дисфагия , поэтому мед имеет более жидкое трение, чем вода.

атомов внутри твердого материала также могут испытывать трение. Например, если твердый блок металла сжимается, все атомы внутри материала движутся, создавая внутреннее трение.

В природе не бывает сред, полностью лишенных трения, по данным Американского физического общества : даже в глубоком космосе мельчайшие частицы материи могут взаимодействовать, вызывая трение.

Коэффициент трения

Два твердых объекта, движущихся друг против друга, испытывают кинетическое трение, согласно журналу Physical Review Letters (открывается в новой вкладке). В этом случае трение представляет собой некоторую долю перпендикулярной силы, действующей между двумя телами (доля определяется числом, называемым коэффициентом трения, который определяется экспериментально). В общем, сила не зависит от площади контакта и не зависит от того, насколько быстро движутся два объекта.

Трение действует и на неподвижные объекты. Согласно журналу Wear , статическое трение препятствует движению объектов и, как правило, выше, чем сила трения, испытываемая теми же двумя объектами, когда они движутся друг относительно друга. Статическое трение — это то, что удерживает коробку на наклонной поверхности от соскальзывания вниз.

Применение трения

Трение играет важную роль во многих повседневных процессах. Например, когда два тела трутся друг о друга, трение приводит к тому, что часть энергии движения превращается в тепло в соответствии с 9.0005 Американское химическое общество (открывается в новой вкладке). Вот почему трение двух палочек друг о друга в конечном итоге вызовет пожар.

Трение также является причиной износа шестерен велосипеда и других механических частей. Вот почему смазочные материалы или жидкости часто используются для уменьшения трения и износа между движущимися частями, согласно Journal of Mechanical Design .

Дополнительные ресурсы

Подробнее о том, как работает трение в космосе, можно узнать из астронавт Пол Ричардс (открывается в новой вкладке). Кроме того, вы можете узнать больше о различных типах трения в этой статье из World Atlas (откроется в новой вкладке).

Библиография

«Логические и информационные аспекты в науке о поверхности: трение, капиллярность и супергидрофобность». Международный журнал параллельных, возникающих и распределенных систем.

Ламбе Т.В. и Уитмен Р.В. «Механика грунтов» Том. 10 (1991). Джон Уайли и сыновья. https://books.google.co.uk/books?id=oRLcDwAAQBAJ&pg=PA62&lpg=PA62&dq=laws+of+friction+1400s&source=bl&ots=rKx9ZWwiml&sig=ACfU3U0PBzqILMCPr29_W7mr_HhZt8qqhQ&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwi8i6Of-u31AhWXi1wKHeLaAssQ6AF6BAgsEAM#v=onepage&q=laws %20of%20friction%201400s&f=false

«Влияние шероховатости поверхности на адгезию упругих тел». Труды Королевского общества А (1975). https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1975.0138 (открывается в новой вкладке)

«Влияние температуры поверхности на кинетическое трение». Учитель физики (2005). https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.1869429 (открывается в новой вкладке)

«Измерение температуры и вязкости подачи нектаро- и медово-густых жидкостей». Дисфагия (2008). https://link.springer.com/article/10. 1007/s00455-007-9098-z (открывается в новой вкладке)

«Фотоны — это помеха». Американское физическое общество (2003 г.). https://physics.aps.org/story/v12/st22 (открывается в новой вкладке)

«Природа механических неустойчивостей и их влияние на кинетическое трение». Письма с физическим обзором (2002 г.).

«О природе статического трения, кинетического трения и ползучести». Одежда (2003). https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164803002345 (открывается в новой вкладке)

«Влияние потерь на трение на эффективность цепного привода велосипеда». Журнал механического дизайна (2001). https://asmedigitalcollection.asme.org/mechanicaldesign/article-abstract/123/4/598/445688/Effects-of-Frictional-Loss-on-Bicycle-Chain-Drive (открывается в новой вкладке)

Айлса — штатный автор журнала How It Works , где она пишет о науке, технологиях, истории, космосе и окружающей среде.

1. 1

   16 Из лучших теорий заговора

2. 2

   Умные, похожие на птицы динозавры, которые жили 74 миллиона лет назад, стали уютными в коммунальных гнездах.

3. 4

   5 самых распространенных сезонных аллергий

4. 5

   Посмотрите на старейшего человека, когда-либо найденного в Египте, в потрясающем новом приближении лица

1. 1

   Перевернутый морской черт и другие странные инопланетяне обнаружены в одной из самых глубоких в мире впадин

2. 3

   Старшеклассники, возможно, только что обнаружили «невозможное» доказательство теоремы Пифагора 2000-летней давности0003

3. 5

   1000-летняя кирпичная гробница, обнаруженная в Китае, украшена львами, морскими анемонами и «духами-хранителями»

Объяснитель: Что такое трение?

разработка : Возникнуть или заставить появиться естественным путем или посредством вмешательства человека, например, путем производства.

сопротивление : Замедляющая сила, создаваемая воздухом или другой жидкостью, окружающей движущийся объект. Это связано с трением. Но в отличие от простого трения, оно увеличивается с увеличением скорости объекта.

землетрясение : Внезапное и иногда сильное сотрясение земли, иногда вызывающее большие разрушения, в результате движений земной коры или вулканического действия.

фактор : Что-то, что играет роль в определенном состоянии или событии; вкладчик.

разлом : В геологии разлом, по которому происходит движение части земной литосферы.

сила : Некоторое внешнее воздействие, которое может изменить движение тела, удерживать тела близко друг к другу или вызывать движение или напряжение в неподвижном теле.

трение : Сопротивление, с которым сталкивается одна поверхность или объект при движении над другим материалом (например, жидкостью или газом) или сквозь него. Трение обычно вызывает нагрев, который может повредить поверхность одного материала при трении о другой.

жидкость : Вещество, которое свободно течет, но сохраняет постоянный объем, как вода или масло.

смазка : Вещество, используемое для уменьшения трения между поверхностями, соприкасающимися друг с другом.

металл : Что-то, что хорошо проводит электричество, имеет тенденцию быть блестящим (отражающим) и податливым (это означает, что ему можно придать форму с помощью тепла и без слишком большого усилия или давления).

микроскопический : Прилагательное для вещей, слишком маленьких, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Чтобы рассмотреть такие маленькие объекты, как бактерии или другие одноклеточные организмы, нужен микроскоп.

модель : имитация реального события (обычно с использованием компьютера), разработанная для предсказания одного или нескольких вероятных исходов. Или человек, который должен показать, как что-то будет работать или выглядеть на других.

молекула : электрически нейтральная группа атомов, представляющая минимально возможное количество химического соединения. Молекулы могут состоять из атомов одного или разных типов. Например, кислород в воздухе состоит из двух атомов кислорода (O ₂ ), но вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H ₂ O).

давление : Сила, равномерно приложенная к поверхности, измеряемая как сила на единицу площади.

площадь поверхности : Площадь поверхности некоторого материала. Как правило, материалы меньшего размера и материалы с более шероховатой или более завитой поверхностью имеют большую площадь внешней поверхности на единицу массы, чем более крупные предметы или материалы с более гладкой поверхностью.