Сухе тертя

Сухе тертя може виникати навіть при відсутності відносного переміщення тел. Так, важкий диван залишається нерухомим при слабкій спробі зрушити його з місця: наша сила, прикладена до дивана, компенсується силою тертя, що виникає між диваном і підлогою. Сила тертя, яка діє між поверхнями покояться тіл і перешкоджає виникненню руху, називається силою тертя спокою.

Чому взагалі з’являється сила тертя спокою? Дотичні поверхні дивана і статі є шорсткими, вони усіяні мікроскопічними, непомітними оку горбиками різних форм і розмірів. Ці горбики зачіпляються один за одного і не дають дивану почати рух. Сила тертя спокою, таким чином, викликана силами електромагнітного відштовхування молекул, що виникають при деформаціях горбків.

Будемо плавно збільшувати силу F, прикладену до дивана. Як вам добре відомо, до певного моменту диван все ще не піддається і стоїть на місці. Це означає, що сила тертя спокою f зростає разом зі збільшенням зовнішнього впливу, залишаючись рівною за модулем прикладеною силі: f = F (рис. 1.31, ділянка OA). Причина зростання сили тертя зрозуміла: збільшуються деформації горбків і зростають сили відштовхування їх молекул. Нарешті, при певній величині зовнішньої сили диван зрушується з місця. Це означає, що сила тертя спокою досягає максимально можливого значення f0 (рис. 1.31, точка A). Деформації горбків виявляються настільки великі, що горбки не витримують і починають руйнуватися. Виникає ковзання.

Сила тертя, яка діє між прослизає поверхнями, називається силою тертя ковзання. У процесі ковзання рвуться зв’язки між молекулами в зачіпляються горбках поверхонь. При терті спокою таких розривів немає. Сила тертя ковзання вже не залежить від величини прикладеної сили F і залишається постійною (рис. 1.31, горизонтальний ділянку AB). Сила тертя ковзання дорівнює максимальній силі тертя спокою / 0.

Пояснення сухого тертя в термінах горбків є максимально простим і наочним. Реальні механізми тертя куди складніше, і їх розгляд виходить за рамки елементарної фізики.

Сила тертя ковзання, прикладена до тіла з боку шорсткою поверхні, спрямована протилежно швидкості руху тіла відносно цієї поверхні. При зміні напрямку швидкості змінюється і напрям сили тертя. Залежність сили тертя від швидкості – головна відмінність сили тертя від сил пружності і тяжіння (величина яких залежить тільки від взаємного розташування тіл, т. Е. Від їх координат).

У простій моделі сухого тертя виконуються наступні закони. Вони є узагальненням дослідних фактів і носять наближений характер.

1. Максимальна величина сили тертя спокою дорівнює силі тертя ковзання.

2. Абсолютна величина сили тертя ковзання прямо пропорційна силі реакції опори:

/ = ßN.

Коефіцієнт пропорційності ß називається коефіцієнтом тертя.

3. Коефіцієнт тертя не залежить від швидкості руху тіла по шорсткій поверхні.

4. Коефіцієнт тертя не залежить від площі дотичних поверхонь. Цих законів достатньо для вирішення завдань.

Завдання. На горизонтальній шорсткою поверхні лежить брусок масою m = 3 кг. Коефіцієнт тертя ß = 0,4. До бруска прикладена горизонтальна сила F. Знайти силу тертя в двох випадках: 1) при F = 10 Н; 2) при F = 15 Н.

Посилання на основну публікацію