Цікаві факти про силу тертя

З явищем тертя людина зустрічається щоденно в процесі трудової діяльності: в одних випадках вона зменшує його, в інших — збільшує. Сила тертя супроводжує будь-який рух тіла чи стан спокою. Вона виникає при безпосередньому стиканні тіл і завжди напрямлена вздовж поверхні стикання.

Є такі види тертя:

спокою,

ковзання,

кочення,

сухе і рідке тертя.

Сила тертя спокою напрямлена протилежно — силі, що прикладена до нерухомого тіла і паралельна до поверхні стикання його з іншим тілом.

На брусок діють сила тяжіння Fтяж і нормальна сила, перпендикулярна до поверхні бруска сила F, прикладена до бруска, щоб зрушити його з місця і сила тертя Fтр, напрямлена проти руху тіла. Відтягуючи динамометр, пружина його розтягується і по цьому розтягу можна судити про силу, яку треба прикласти до тіла, щоб зрушити його з місця.

Силою тертя спокою називається сила, яку треба прикласти до тіла, щоб зрушити його з місця Fтр max = µN, тобто максимальна сила тертя спокою пропорційна до сили нормального тиску, але бувають випадки, коли саме сила тертя спокою є причиною руху. Під час ходіння саме сила тертя спокою, діючи на підошву, надає людині прискорення, а сила, що напрямлена в протилежну сторону їй, надає прискорення Землі, а за третім законом Ньютона дія рівна протидії.

Колеса автомобілів, трамваїв, тролейбусів, трактора, танка, відштовхуючись від землі, рухаються вперед і ця «відштовхуюча сила» і є силою тертя спокою. У пасовій передачі прискорення шківам надає теж сила тертя спокою.

Якщо тіло рухається (ковзає) рівномірно по поверхні стола, то між стиковими поверхнями виникає сила тертя ковзання.

Сила, що виникає при ковзанні одного тіла по поверхні іншого тіла, називається силою тертя ковзання.

Якщо до бруска прикласти силу і тягнути його рівномірно і прямолінійно, То динамометр покаже силу тертя ковзання. Ця сила напрямлена завжди протилежно напряму руху тіла відносно поверхні, по якій воно рухається. Напрям сили тертя протилежний напряму руху тіла, і тому сила тертя завжди призводить до зменшення швидкості тіла.

Коефіцієнт пропорційності µ називається коефіцієнтом тертя. Він дорівнює відношенню сили тертя до сили нормального тиску.

Коефіцієнт тертя завжди менший від одиниці і характеризує поверхні обох тіл, що труться.

Значення µ залежить від матеріалів, з яких виготовлені тіла, від обробки їх поверхні. Коефіцієнт не залежить від площі стичних поверхонь і відносного положення обох тіл.

Цим сила тертя відрізняється від сили пружності і тяжіння, які залежать від взаємного положення тіл.

Але сила тертя ще залежить від напряму швидкості, бо із зміною її напрям сили тертя також змінюється Тертя ковзання завжди більше, ніж тертя кочення і тому стараються, по можливості, замінити силу тертя ковзання на силу тертя кочення (підшипники), бо завжди тіло легше перекотити, ніж перетягнути.

Силою тертя кочення називається сила, яка виникає при коченні одного тіла по поверхні іншого. Причиною виникнення сили тертя є шорсткість поверхні, якою б гладкою вона нам не здавалася. Навіть в ідеальному випадку в дзеркальних поверхонь кожен атом поверхонь стає нерівністю. Такі поверхні тіл прилипають одні до одних і стають такими міцними, як зварювання (тобто прилипають).

Тертя без змащування між твердими тілами називається сухим тертям. Для зменшення сили тертя використовують змащення тертьових поверхонь солідолом, машинним маслом, графітовою змазкою, парафіном. А для збільшення тертя посипають тротуари і дороги піском, накладають ланцюги на колеса, взимку використовують колеса з шипами, і ставлять відповідний знак на вікнах машини, сиплять пісок на трамвайні рейки перед передніми колесами, якщо вони вкриті льодом і т.д.

Якщо тверде тіло рухається в рідині або газі, то між ним і рідиною чи газом виникає рідке тертя, яке ще називають силою опору. Наприклад, згоряння метеоритів в атмосфері Землі, нагрівання обшивки космічного корабля при старті і посадці, танення льоду під ковзанами та ін.