Сила трения. Сила трения покоя.

Мы уже знаем, что причиной изменения скорости является сила трения. Мяч, скатившись с горки, движется по горизонтальному пути неравномерно, скорость его постепенно уменьшается, и через некоторое время он останавливается. Конькобежец, как только перестанет разгоняться, будет катиться довольно долго, но все равно остановится. Останавливается и автомобиль, после того, как двигатель перестанет работать.

При соприкосновении поверхностей двух тел между ними возникает взаимодействие, которое начинает препятствовать их движению относительно друг друга. Это взаимодействие получило название трение. Сила, которая характеризует это взаимодействие, называется силой трения. Она обозначается буквой «эф» (F) с индексом: Fтp. . Рассмотрим причины, которыми обусловлено возникновение силы трения. Первая из причин, это шероховатость. Поверхности соприкасающихся тел, даже гладкие на вид, имеют неровности. Так при увеличении хорошо заметны неровности на лезвии бритвы. Рассмотрим под микроскопом лезвие бритвы, на котором лежит человеческий волос. Очевидно, что царапины и микронеровности очень малы, но при продвижении одного тела по поверхности другого, эти неровности, бугорки и впадинки, цепляясь друг за друга, создадут некоторую силу, задерживающую движение. Другая причина трения — взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел. Если хорошо отполировать поверхности, то при их соприкосновении часть молекул может сблизиться на расстояние достаточное для их взаимодействия. В этом случае начинает заметно проявляться притяжение между молекулами тел, соприкасающихся между собой. Существуют различные виды сухого трения: 1) трение покоя; 2) трение скольжения; 3) трение качения. Поговорим о трении покоя. На полу стоит диван. Попробуем его передвинуть на другое место. Если подействовать на диван слабо, то он не сдвинется с места. Почему? ПАУЗА. В ответ на действие нашей силы резко возникает сила трения между полом и ножками дивана, уравновешивающая действие нашей силы. Когда тело находится в покое на наклонной плоскости, оно удерживается на ней силой трения. Однако если бы не было трения, то тело под действием силы тяжести начало бы скользить вниз по наклонной плоскости, как санки с горы. Так как эта сила существует между покоящимися друг относительно друга телами, то эту силу принято называть силой трения покоя. Благодаря трению покоя по ленточному транспортеру перемещают детали на производствах. Например, на картинке изображен транспортер, перемещающий отходы деревообрабатывающего производства. Сила трения покоя удерживает клин, вбитый в колоду; не дает развязаться ленте, завязанной на узел; удерживает крем для лица на коже, не давая ему соскользнуть и т.д.

Трение, которое возникает при скольжении одного тела по поверхности другого, называют трением скольжения. Такое трение возникает, например, при движении коньков.

Если вместо лезвия конька будут колеса — то такое движение называют качение. Роликовые коньки катятся, а не скользят по поверхности земли. Трение, возникающее при этом, называют трением качения. Движение колес железнодорожного состава, перекатывание бревен, катушек с кабелем, скатывание шара по желобу – все это есть проявление силы трения качения.

Силу трения можно уменьшить во много раз, если ввести между трущимися поверхностями смазку. Соприкасаться будут не поверхности тел, а слои смазки. Трение слоев жидкой смазки меньше, чем твердых поверхностей. Например, слабое трение при катании на коньках по льду и на лыжах по снегу, можно объяснить действием смазки. Из-за сильного давления, между коньками и льдом, лыжами и снегом образуется тонкий слой воды. В практической жизни в качестве смазки широко применяют различные масла, так как они дольше задерживаются на поверхности.

На рисунке изображено тело, движущееся по наклонной плоскости. Вектор скорости указан рядом с телом. Укажем направление силы трения. В обоих случаях трение будет направлено вдоль поверхности соприкосновения тел, в сторону, противоположную движению тела.

Рассмотрим, от чего зависит величина силы трения. Проведем опыт. К деревянному бруску прикрепим динамометр. Чтобы измерить силу трения скольжения деревянного бруска по гладкому столу и наждачной бумаге держим динамометр горизонтально, затем равномерно двигаем брусок: сначала по гладкому столу, потом по наждачной бумаге. Сделаем вывод: при движении по наждачной бумаге сила трения больше, чем по гладкому столу. Значит, сила трения будет различной в зависимости от материалов трущихся поверхностей. Опыт 2. К деревянному бруску прикрепим динамометр и измерим силу трения, равномерно двигая брусок по гладкому столу, держа динамометр горизонтально. Затем на брусок положим груз и аналогично измерим силу трения. Сделаем вывод: чем больше вес тела, тем сила трения больше, при одинаковой поверхности соприкосновения. Значит, сила трения зависит от силы, прижимающей тело к поверхности. Опыт 3. К первому деревянному бруску прикрепим динамометр и измерим силу трения, равномерно двигая брусок по гладкому столу, держа динамометр горизонтально. Возьмем второй брусок, который равен массе первого бруска, но имеет большую площадь соприкосновения, и аналогично измерим силу трения. Сделаем вывод: чем больше площадь соприкасающихся тел, тем больше сила трения. Опыт 4. Заменим трение скольжения на трение качения, положив деревянный брусок на круглые палочки. Измерим силу трения. Сделаем вывод: при движении по шершавой поверхности, трение качения намного меньше силы трения скольжения.

Подведем итог. Измеряя силу, с которой динамометр действует на тело при его равномерном движении, мы измеряем силу трения. Сила трения будет зависеть от: - от материалов, трущихся поверхностей; - от силы, прижимающей тело к поверхности; - от площади соприкасающихся тел.   При равных нагрузках сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.