Намираме силата на триене. Формулата за силата на триене

Триенето е феномен, с който се сблъсквамеежедневието постоянно. Определете дали триенето е вредно или полезно, невъзможно. Да се ​​направи дори стъпка на хлъзгав лед е трудна работа, на груба повърхност на асфалт, разходка дава удоволствие. Части от превозни средства без мазнини се износват много по-бързо.

Проучването на триенето, познаването на неговите основни свойства позволява на човек да го използва.

Силата на триенето във физиката

Силата, която се получава при преместване или опитдвижението на едно тяло по повърхността на другото, насочено срещу посоката на движение, приложено върху движещите се тела, се нарича силата на триене. Модулът на фрикционната сила, чиято формула зависи от много параметри, варира в зависимост от вида на съпротивлението.

Разграничават се следните видове триене:

• почивка;

• приплъзване;

• търкаляне.

Всеки опит да се премести тежък обект от мястото (шкаф, камък) води до напрежението на човешките сили. Същевременно субектът не винаги е в действие. Триенето на почивката нарушава това.

Състояние на почивката

Изчислената формула за фрикционната сила на почивка не ни позволява да я определим достатъчно точно. Поради третия закон на Нютон, величината на силата на съпротива при почивка зависи от приложеното усилие.

С нарастващата сила силата на триене също се увеличава.

0 <F_{тройна аларма} <F_макс

Триенето на почивка не позволява ноктите, задвижвани в дървода падне; бутони, зашити с резба, здраво закрепени на място. Интересно е, че съпротивата на почивка позволява на човека да ходи. И това е насочено в хода на движението на човек, което противоречи на общото състояние на нещата.

Феномен на приплъзване

С увеличаване на външната сила, движеща тялото, достойността на най-голямата фрикционна сила на почивка влиза в движение. Плъзгащата сила на триене се разглежда в процеса на плъзгане на едно тяло върху повърхността на другата. Стойността му зависи от свойствата на взаимодействащите повърхности и от силата на вертикалното действие върху повърхността.

Формулата за плъзгащата сила на триене е: F = μP, където μ е коефициентът на пропорционалност (плъзгащо триене), P е вертикалната (нормална) сила на натиск.

Една от движещите сили е силата на триенеСхема, чиято формула е написана с помощта на силата на реакцията на опората. Поради изпълнението на третия закон на Нютон, силите на нормалното налягане и реакцията на опората са равни по размер и противоположни на посоката: P = N.

Преди да се определи силата на триене, чиято формула придобива различна форма (F = μN), определете силата на реакцията.

Коефициентът на съпротивление при плъзгане се въвежда експериментално за две триещи повърхности, зависи от качеството на тяхната обработка и материала.

Таблица. Стойността на коефициента на съпротивление за различните повърхности

№ пп	Взаимодействащи повърхности	Стойността на коефициента на плъзгащо триене
1	Стомана + лед	0,027
2	Дъб + дъб	0,54
3	Кожа + чугун	0,28
4	Бронз + желязо	0,19
5	Бронз + чугун	0,16
6	Стомана + стомана	0,15

Най-голямата сила на триене, чиято формула е написана по-горе, може да се определи по същия начин като плъзгащата сила на триене.

Това става важно при решаване на проблемиопределяне на теглителната сила. Например, една книга, която се движи с ръка, натискана отгоре, се плъзга под действието на съпротива към почивка, която се появява между ръката и книгата. Мащабът на съпротивлението зависи от стойността на силата на вертикалното налягане върху книгата.

Повишаване на феномена

Преходът на нашите предци от дракони към колесницисе смята за революционен. Изобретението на колелото е най-голямото изобретение на човечеството. Твърдото търкаляне, което се получава, когато колелото се движи по повърхността, е значително по-ниско от съпротивлението при плъзгане.

Появата на силите на триене се свързва ссилите на нормалното налягане на колелото върху повърхността имат характер, отличаващ го от плъзгане. Благодарение на лекото деформиране на колелото, в центъра на образуваната област и по краищата се получават различни сили на натиск. Тази разлика в силите определя появата на съпротивление при търкаляне.

Изчисляващата формула за силата на търкаляне обикновено се взема по същия начин като процеса на плъзгане. Разликата се вижда изключително в стойностите на коефициента на съпротивление.

Естество на съпротивлението

Когато се промени грапавостта на фрикционните повърхностистойността на триещата сила също се променя. При голямо увеличение двете съседни повърхности изглеждат като неравности с остри върхове. Когато са насложени, изпъкналите части на тялото са в контакт един с друг. Общата площ на контакта е незначителна. Когато се движите или се опитвате да движите върховете на телата, създайте съпротива. Степента на фрикционната сила не зависи от площта на контактните повърхности.

Изглежда, че две напълно гладкаПовърхностите не трябва абсолютно да се съпротивляват. На практика силата на триене в този случай е максимална. Това несъответствие се обяснява с естеството на произхода на силите. Това са електромагнитни сили, действащи между атомите на взаимодействащи тела.

Механични процеси, които не са придружени оттриенето в природата са невъзможни, защото няма възможност за "разединяване" на електрическото взаимодействие на заредените тела. Независимостта на силите на съпротивата от взаимното положение на органите дава възможност да ги наречем непотенциални.

Интересно е, че силата на триене, чиято формулаварира в зависимост от скоростта на взаимодействащите тела, е пропорционална на квадрата със съответната скорост. Към такава сила се отнася силата на вискозната устойчивост в течността.

Движение в течност и газ

Преместване на твърдо вещество в течност или газ,течността в близост до твърда повърхност се придружава от вискозна съпротива. Нейният произход е свързан с взаимодействието на слоеве от течност, влачени от твърдо тяло в процеса на движение. Различната скорост на слоевете е източник на вискозно триене. Особеността на този феномен е липсата на течно триене на почивка. Независимо от величината на външното въздействие, тялото влиза в движение, докато е в течността.

В зависимост от скоростта на движение, силатасъпротивлението се определя от скоростта на движение, формата на движещото се тяло и вискозитета на течността. Движението във вода и масло от едно и също тяло е придружено от различна устойчивост на магнитуд.

За малки скорости: F = kv, където k е коефициент на пропорционалност, в зависимост от линейните размери на тялото и свойствата на средата, v е скоростта на тялото.

Температурата на течността също влияе върху триенето в нея. При мразовито време автомобилът се затопля, така че маслото се нагрява (неговият вискозитет намалява) и помага да се намали разрушаването на допиращите части на двигателя.

Увеличете скоростта на движение

Значително увеличение на скоростта на тялото можепредизвикват появата на турбулентни потоци, докато съпротивлението се увеличава рязко. Стойността има: квадрата на скоростта на движение, плътността на средата и повърхността на тялото. Формулата за силата на триене приема различна форма:

F = kv², където k е коефициент на пропорционалност, в зависимост от формата на тялото и свойствата на средата, v е скоростта на тялото.

Ако тялото е рационализирано, турбуленцията може да бъде намалена. Формата на тялото на делфините и китовете е идеален пример за законите на природата, които влияят на скоростта на животните.

Енергиен подход

Работата по движението на тялото се възпрепятства от съпротивлението на околната среда. Когато се използва законът за опазване на енергията, се казва, че промяната на механичната енергия е равна на работата на силите на триене.

Работната сила се изчислява по формулата: A = Fscosα, където F е силата, с която тялото се движи с разстояние s, α е ъгълът между посоките на сила и изместване.

Очевидно силата на съпротива е противоположна на изместването на тялото, откъдето cosα = -1. Работата на триещата сила, чиято формула има формата А_т.т. = - Fs, стойността е отрицателна. В същото време механичната енергия се превръща във вътрешна енергия (деформация, отопление).

</ p>