Физика. 10 класс

Урок 10. Силы трения

Трение

Силы трения

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Сухое трение − трение, возникающее при соприкосновении двух твёрдых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки

Силы сухого трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Формула максимального значения модуля силы трения покоя: $F_{тр.макс} = \mu N$.

Формула силы трения скольжения при не слишком больших относительных скоростях:

$F_{тр.макс} \approx F_{тр.макс} = \mu N$.

При движении твёрдого тела в жидкости или газе возникает сила жидкого (вязкого) трения.

Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она появляется только при наличии относительного движения тела и окружающей среды.

Модуль силы сопротивления зависит от размеров, формы и состояния поверхности тела, свойств среды (жидкости или газа), в которой тело движется, и, наконец, от относительной скорости движения тела и среды.

Сила трения покоя в жидкостях и газах полностью отсутствует.

Формула силы сопротивления при малых скоростях движения: $F_c = k_1 \nu$.

Формула силы сопротивления при больших скоростях движения: $F_c = k_2 \nu^2$.

Лабораторная работа «Измерение коэффициента трения скольжения»

Сила трения: интересные факты

Великий итальянский художник и изобретатель эпохи Возрождения во многом опережал своё время и сделал множество открытий, о которых люди той эпохи даже не предполагали. Учёные, проведя тщательный анализ рукописей Леонардо, пришли к выводу, что именно ему принадлежит первая формулировка законов трения. Заметки показывают, что ещё в 1493 г. (за 200 лет до открытия закона Г. Амонтоном и Ш. Кулоном) Леонардо да Винчи понял, что сила трения, которая появляется при контакте одного тела с поверхностью другого, напрямую зависит от нагрузки (силы прижатия), не зависит от площади взаимодействия и направлена в противоположную от движения сторону.

Закон трения был заново открыт Г. Амонтоном. В 1699 г. он экспериментально вывел зависимость силы трения от нормального давления на площадь контакта трущихся поверхностей: $F_{тр} = f_{тр}P$. Однако, Амонтон считал, что коэффициент трения $f_{тр}$ равен примерно 1/3 для всех пар контактирующих тел.

В 1785 г. Ш. Кулон подтвердил закон трения, сформулированный Амонтоном, и дал ему обобщённую формулировку: $F_{тр} = f_{тр}P+A$, где $A$ – характеристика, зависящая от неровностей поверхностей, связанная с межмолекулярным сцеплением.

Кулон изучал именно силу трения при небольших скоростях контактирующих тел и установил, что эта сила не зависит от величины скорости, а только от направления движения – сила трения всегда направлена против движения.

Смазку трущихся поверхностей использовали с момента зарождения техники. Но только в 1886 г. О. Рейнольдс создал первую теорию смазки. Если смазки достаточно и непосредственного контакта между двумя поверхностями не происходит, сила трения определяется только свойствами смазки. Если же смазки не достаточно, то сила трения зависит от трёх составляющих: кулоновой силы, силы вязкого сопротивления и силы, препятствующей страгиванию с места.

В XX веке было доказано, что сила статистического трения отличается от силы трения при движении. В 1902 г. немецкий учёный Штрибек показал, что при сухом трении, когда смазка отсутствует, сила сопротивления не снижается сразу с величины силы трогания до уровня кулоновой силы, а падает постепенно по мере роста скорости. Это явление было названо штрибек-эффектом.

В 1930-е годы появилась целая наука – трибология, лежащая на стыке механики, физики поверхностных явлений и химии. 

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6