Отримання знань

Сила тертя

Сила тертя - це сила, що виникає при спробі зрушити одне тіло по поверхні іншого, діє по дотичній до поверхонь тіл, що дотикаються, і направлена проти руху тіла, який є або мав би бути.

Розрізняють сухе (зовнішнє) та рідке (внутрішнє) тертя.

Розглянемо сухе тертя.

Виявляється, що чим сильніше тіло притиснуто до поверхні в напрямі, перпендикулярному до неї, тим більша сила тертя, крім того, сила тертя обумовлена якостями поверхні.

Отже, сила тертя ковзання або максимальна сила тертя спокою може бути обрахована по формулі:

;

Тобто сила тертя прямо пропорційна силі нормального тиску ().

 - коефіцієнт пропорційності, який називається коефіцієнтом тертя (залежить  від матеріалу поверхні та від якості обробки поверхні).

Сила тертя не залежить від площі дотику тіл.

Причини виникнення сили тертя

• 1) зачіплення нерівностей поверхонь;
• 2) якщо поверхні сильно відшліфовані, то молекули в багатьох місцях стикання знаходяться на відстані приблизно в одну молекулу, отже, починають діяти сили молекулярного притягання (наприклад, між двома листами скла).

Сила тертя спокою

Якщо на тіло, що стоїть на горизонтальній поверхні, починати діяти силою ,

намагаючись зсунути його, але тіло ще не зрушає, то між тілами діє сила тертя спокою. Вона чисельно дорівнює прикладеній силі і не може бути обрахована за формулою: .

Тільки якщо тіло на грані ковзання (максимальна сила тертя спокою), тоді формулою можна користуватися, до того сила тертя спокою дорівнює силі, що діє вздовж поверхонь, що дотикаються. З цього випливає що   і підставка абсолютно горизонтальна, то і  .

Сила тертя ковзання

Звісно, якщо тіло зрушило з місця, то далі вже штовхати його дещо легше, отже,

,

але цією різницею при розв'язуванні задач зазвичай нехтують і для обрахунку цих сил застосовують зазначену вище формулу. Насправді, сила тертя ковзання при досить великій зміні швидкості може незначно змінюватись, але поки що це обговорювати не будемо.

Сила тертя кочення

Сила тертя кочення зазвичай досить сильно відрізняється від сили тертя ковзання

Саме тому механізми з катками, роликами, колесами оточують нас повсякчас. Чим твердіше колеса та поверхня,тим меньше сила тертя кочення.

Відзначимо тут, що сила тертя може бути направлена і по руху (так звана активна сила тертя). Без неї не зружить з місця жоден вид транспорту, не зможуть ходити люди. Адже, якщо, наприклад, колесо у момент рушання чи прискорення діє на землю не тільки вектикально вниз, а й у напрямку, протилежному своєму рухові, відштовхуючись від неї, то і земля за ІІІ законом Ньютона діє на колесо по руху. Ця сила і є сила тертя (для того, щоб збільшити її на шинах є протектор); звісно вона не виникала би, якби не працював двигун.

Таким чином, тертя буває корисне і шкідливе (здогадайтеся самі, коли). Для того, щоб зменшити тертя досить часто вводять мастило між поверхнями. Якщо його введено достатню кількість, то сухе тертя замінюється рідким, відповідно сильно зменшуючись, інколи тертя ковзання замінюють тертям коченням (підшипники), та інше.

Особливості рідкого тертя

1. воно набагато менше сухого;
2. залежить від роду газу або рідини;
3. залежить від геометричної форми тіла, його , площі лобового перерізу;
4. сила рідкого тертя прямо пропорційна швидкості (при невеликих швидкостях)

          або прямо пропорційна квадрату швидкості (при великих швидкостях),

          або прямо пропорційна кубу швидкості (при дуже великих швидкостях).

          Ця залежність сили рідкого тертя від швидкості і є її головною особливістю.