Сили тертя. Коефіцієнт тертя
Силою тертя називають силу, що виникає при зіткненні двох тіл і перешкоджає їх відносному переміщенню. Вона прикладена до тіл уздовж поверхні зіткнення. Тертя, що виникає між поверхнями різних тіл, називають зовнішнім тертям. Якщо тертя проявляється між частинами одного і того ж тіла, то воно називається внутрішнім тертям.
Тертя між поверхнями двох дотичних твердих тіл при відсутності між ними рідкого або газоподібного прошарку називається сухим тертям.
Тертя між поверхнею твердого тіла і навколишнього його рідкої або газоподібної середовищем, в якій тіло рухається, називається в'язким тертям.
Розрізняють тертя спокою, тертя ковзання і тертя кочення.
Сила тертя спокою F tr.p виникає між нерухомими твердими тілами, коли є сили, що діють в напрямку можливого руху тіла.
Сила тертя спокою завжди дорівнює за модулем і спрямована протилежно силі, паралельної поверхні зіткнення і прагне при вести це тіло в рух. Збільшення цієї доданої до тіла зовнішньої сили призводить до зростання і сили тертя спокою. Сила тертя спокою направлена в сторону, протилежну можливого переміщення тіла (рис. 1 а, б). \ (~ \ Vec F_ {tr.p} = - \ vec F, \ 0 <F_ {tr.p} <F_ {tr.p.max} \). Максимальна сила тертя спокою пропорційна модулю сили нормального тиску F d, виробленого тілом на опору:
\ (~ F_ {tr.p.max} = \ mu_0 F_d. \) 
Мал. 1
Так як за третім законом Ньютона F d = N r (N r - сила нормальної реакції опори), то F tr.p.max = μ 0 N r. Тут μ 0 - коефіцієнт тертя спокою, що залежить від матеріалу і стану поверхонь, що труться. Сила тертя спокою перешкоджає початку руху. Але бувають випадки, коли сила тертя спокою служить причиною виникнення руху тіла. Наприклад, ходьба людини. При ходьбі сила тертя спокою, що діє на підошву, повідомляє нам прискорення. Підошва не ковзає назад, і, значить, тертя між нею і дорогою - це тертя спокою.
Розглянемо брусок, що лежить на візку (рис. 2). На нього діє сила \ (~ \ vec F \), яка прагне зрушити його з місця. У протилежному напрямку на брусок з боку візка діє сила тертя спокою \ (~ \ vec F_ {tr.p} \). На візок з боку бруска діє така ж по модулю і протилежна по напрямку сила \ (~ \ vec F_ {tr.p} \), що приводить до руху візка вправо. Сила тертя спокою грає принципову роль в русі машин. Шини ведучих коліс автомобілів як би відштовхуються від дороги, і при відсутності пробуксовки штовхає автомобіль сила - це сила тертя спокою.
Мал. 2
Сила тертя ковзання F tr виникає при зіткненні рухомих відносно один одного тіл і ускладнює їх рух. Сила тертя ковзання спрямована уздовж поверхні зіткнення в сторону, протилежну швидкості руху. Сила тертя ковзання \ (~ \ vec F_ {tr} \) прямо пропорційна силі нормального тиску:
\ (~ F_ {tr} = \ mu F_d \ Rightarrow F_ {tr} = \ mu N_r. \)
де μ - коефіцієнт тертя ковзання, що залежить від якості обробки поверхонь і їх матеріалу.
\ (~ \ Mu = \ frac {F_ {tr}} {N_r} \) - const для даних тел.
μ 0 ≈ μ (μ 0 дещо більше μ - зрушити тіло з місця важче, ніж продовжувати його початок ковзання).
Сила тертя не залежить від площі дотичних поверхонь тіл і їх положення відносно один одного, а також від модуля швидкості при невеликих швидкостях, але залежить від напрямку швидкості: при зміні напрямку швидкості змінюється і напрямок \ (~ \ vec F_ {tr} \) ( рис. 3). Дія сил тертя ковзання супроводжується перетворенням механічної енергії у внутрішню.
Мал. 3
Існування сил тертя пояснюється проявом сил електромагнітної взаємодії. Сили тертя спокою викликаються в основному пружними деформаціями мікровиступів на поверхні тіл, що труться, сили тертя ковзання виникають в результаті пластичних деформацій мікровиступів і їх часткового руйнування, а також сил міжмолекулярної взаємодії в області контактів.
література
Аксеновіч Л. А. Фізика в середній школі: Теорія. Завдання. Тести: Учеб. посібник для установ, що забезпечують отримання заг. середовищ, освіти / Л. А. Аксеновіч, Н.Н.Ракіна, К. С. Фаріно; Під ред. К. С. Фаріно. - Мн .: Адукация i вихаванне, 2004. - C. 36-37.
<
