Зависит ли сила трения от площади

Сила трения скольжения

Какая сила тормозит брусок? Толкните брусок, лежащий на столе. В результате толчка он приобретет некоторую скорость, но при движении по столу его скорость будет уменьшаться и в конце концов брусок остановится.

Какая же невидимая сила тормозит брусок? Это сила трения скольжения.

Силы трения скольжения возникают между соприкасающимися телами, когда они движутся друг относительно друга.

Из-за чего возникают силы трения скольжения? На поверхностях твердых тел есть небольшие неровности — выступы и впадины. Когда эти тела движутся друг относительно друга, неровности одного тела зацепляются за неровности другого. Схематически это изображено на рис. 1.

Причина возникновения силы трения скольжения

Рис. 1. Причина возникновения силы трения скольжения

Чем более гладкие поверхности соприкасающихся тел, тем меньше силы трения скольжения. Поэтому, чтобы уменьшить силы трения скольжения, поверхности тел полируют или шлифуют.

От чего зависит сила трения скольжения?

Поставим опыт

Будем с помощью динамометра тянуть брусок вдоль стола с постоянной скоростью. На рис. 2, а изображены действующие на брусок силы.

Сила тяжести Fт и сила нормальной реакции N уравновешивают друг друга и поэтому равны по модулю. Поскольку брусок движется с постоянной скоростью, сила упругости пружины динамометра Т уравновешивает силу трения скольжения Fтр. Поэтому динамометр показывает, чему равен модуль силы трения скольжения.

Напомним, что силой нормальной реакции называют силу, с которой опора давит на тело. Эта сила перпендикулярна поверхности опоры.

Измерение силы трения скольжения

Рис. 2. Динамометром измеряют силу трения скольжения при движении бруска по столу (а); сила трения скольжения для двух одинаковых брусков в 2 раза больше, чем для одного бруска (б)

Повторим опыт, положив на брусок второй такой же. Сила нормальной реакции N увеличилась в 2 раза, потому что теперь она уравновешивает силу тяжести, действующую на два бруска. Мы увидим, что сила трения скольжения увеличилась тоже в два раза (рис. 2, б).

Значит, можно предположить, что модуль силы трения скольжения Fтр пропорционален модулю силы нормальной реакции N.

Опыты с несколькими брусками подтверждают это предположение.

Таким образом, можно записать:

Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения.

Коэффициент трения измеряют на опыте.

Решим задачу

Брусок массой 1 кг тянут по горизонтальному столу, прикладывая горизонтальную силу 4 Н. Каков коэффициент трения между бруском и столом? Брусок движется с постоянной скоростью.

Решение. Обозначим F силу, с которой тянут брусок. Поскольку брусок движется с постоянной скоростью, сила трения скольжения равна по модулю этой силе: Fтр = F. Так как

Сила нормальной реакции уравновешивает силу тяжести, поэтому N=mg. Следовательно,

Ниже приведены значения коэффициента трения для некоторых видов поверхностей.

Какой жизненно важный вывод для водителей и пешеходов следует из того, что коэффициент трения между шинами и льдом в несколько раз меньше, чем между шинами и сухим асфальтом?

Сила трения скольжения или сила трения покоя?

При решении некоторых задач, в которых надо определить силу трения, основная трудность состоит в том, чтобы выяснить, является ли сила трения в данном случае силой трения скольжения или силой трения покоя. Рассмотрим пример.

Решим задачу

На столе лежит брусок массой 2 кг. Коэффициент трения между бруском и столом равен 0,4. Чему будет равна сила трения, действующая на брусок со стороны стола, если потянуть брусок, прикладывая к нему горизонтальную силу, равную: а) 5 Н; б) 10 Н? Примите максимальную силу трения покоя равной силе трения скольжения.

Решение. Если сила, с которой тянут брусок, меньше максимальной силы трения покоя или равна ей, то брусок останется в покое. Максимальная же сила трения покоя по условию равна силе трения скольжения. Поэтому найдем, чему равна сила трения скольжения. Мы знаем, что для нее справедливо соотношение Fтр = μN, где N = mg. Получаем

В случае а) брусок тянут с силой 5 Н. Эта сила меньше, чем максимальная сила трения покоя, — значит, брусок останется в покое, а действующая на него сила трения — это сила трения покоя. Она уравновешивает силу, с которой тянут брусок, поэтому сила трения между бруском и столом равна 5 Н.

В случае б) брусок тянут с силой 10 Н. Эта сила больше, чем максимальная сила трения покоя. Значит, брусок будет скользить по столу и на него будет действовать сила трения скольжения, равная, как мы уже знаем, 8 Н.

Ответ: а) 5 Н; б) 8 Н.

Домашняя работа

Задание 1. Ответь на вопросы.

  1. Что называется силой трения?
  2. В каком случае возникает сила трения скольжения? Как она направлена?
  3. Из-за чего возникает сила трения скольжения?
  4. Как и от чего зависит сила трения скольжения?
  5. Как можно уменьшить силу трения скольжения?
  6. В каком случае возникает сила трения покоя?

Задание 2. Реши ребус.

К занятию прикреплен файл «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий