Сили тертя спокою і ковзання
Сили, що заважають руху, знайомі людині з глибокої давнини. Кожному відомо, як важко пересувати важкі предмети. Це пов'язано з тим, що поверхня твердого тіла не є ідеально гладкою і містить безліч зазубрин (вони мають різні розміри, які зменшуються при шліфуванні). При зіткненні поверхонь двох тіл відбувається зчеплення щербин. Нехай до одного з тіл прикладена невелика сила (F), спрямована по дотичній до дотичних поверхонь. Під дією цієї сили щербини будуть деформуватися (згинатися). Тому з'явиться сила пружності, спрямована уздовж дотичних поверхонь. Сила пружності, що діє на тіло, до якого прикладена сила F, компенсує її і тіло залишиться в спокої.
Сила тертя спокою - сила, що виникає на кордоні дотичних тіл при відсутності їх відносного руху.
Сила тертя спокою направлена по дотичній до поверхні зіткнення тіл (рис. 6.3) в сторону, протилежну силі F, і дорівнює їй за величиною: Fтр = - F.
Мал. 6.3. Сила тертя спокою
При збільшенні модуля сили F вигин зачепилися щербин буде зростати і, врешті-решт, вони почнуть ламатися. Тіло прийде в рух.
Сила тертя ковзання - сила, що виникає на кордоні дотичних тіл при їх відносному русі.
Вектор сили тертя ковзання спрямований протилежно вектору швидкості руху тіла відносно поверхні, по якій воно ковзає.
Тіло, ковзне по твердій поверхні, притискається до неї будь-якої зовнішньої силою Р (наприклад, силою тяжіння), спрямованої по нормалі. В результаті цього поверхня прогинається і з'являється сила пружності N (сила нормального тиску або реакція опори), яка компенсує притискуючу силу Р (N = Р). Чим більше сила N, тим глибше зчеплення щербин і тим важче їх зламати. Досвід показує, що модуль сили тертя ковзання пропорційний силі нормального тиску:
безрозмірний коефіцієнт # 956; називається коефіцієнтом тертя ковзання. Він залежить від матеріалів дотичних поверхонь і ступеня їх шліфування. Наприклад, при пересуванні на лижах коефіцієнт тертя ковзання залежить від якості мастила (сорт мазі, товщина шару мазі, якість розрівнювання шару), поверхні лижні (м'яка, сипуча, ущільнена, захолонуло, тією чи іншою мірою вологості і з тим чи іншим будовою снігу в залежно від температури і вологості повітря і ін). Велика кількість змінних факторів робить сам коефіцієнт непостійним. Якщо коефіцієнт тертя лежить в межах 0,045-0,055 ковзання вважається хорошим.
Можна вважати, що максимальне значення сили тертя спокою дорівнює силі тертя, що діє при ковзанні:
У табл. 6.1 наведені значення коефіцієнта тертя ковзання для різних дотичних тіл.