Сили тертя, всі види (спокою, ковзання, кочення)
Сили тертя - це сили. що виникають при зіткненні поверхонь двох тіл або частин одного тіла і перешкоджають їх взаємне переміщення.
Сили тертя завжди спрямовані уздовж дотичних поверхонь протилежно руху тіла. При зміні напрямку швидкості змінюється напрямок сил тертя.
Сили тертя, як і сили пружності. мають електромагнітну природу. Вони виникають внаслідок взаємодії між атомами і молекулами дотичних тіл.
Сили тертя відрізняються від гравітаційних сил і сил пружності тим, що ці сили залежать не тільки від конфігурації тіл, т. Е. Від їх взаємного розташування, але також ще від відносних швидкостей взаємодіючих тіл.
види тертя
Якщо сили тертя діють між різними дотичними тілами (наприклад, між тілом і площиною, по якій вона рухається або перебуває в спокої), то таке тертя називається зовнішнім. Чисто зовнішнє тертя є сухим тертям, воно виникає в тому випадку, якщо між тілами відсутня шар мастила.
Сили сухого тертя істотно залежать від ступеня обробки дотичних поверхонь, їх чистоти і відносної швидкості. Сили сухого тертя виникають не тільки при ковзанні одного тіла по поверхні іншого, але і при спробі викликати таке ковзання. Сила тертя, яка існує між тілами, які стикаються, але не рухаються під дією прикладеної сили, носить назву сили тертя спокою.
У загальному випадку виділяють три види зовнішнього тертя: тертя спокою, тертя ковзання і тертя кочення.
Експериментально встановлено, що сила тертя не залежить від площі поверхні, уздовж якої тіла стикаються, і пропорційна силі нормального тиску, з якою одне тіло діє на інше:
Постійна називається коефіцієнтом тертя і залежить від природи і стану поверхонь, що труться.
У деяких ситуаціях тертя є корисним. Наприклад, при відсутності тертя неможливими були б ходьба людини по землі, рух автотранспортних засобів. Однак, в деяких випадках тертя шкідливо. Воно призводить до зносу деталей, що труться механізмів, додаткової витрати пального на транспорті. У подібних випадках з тертям борються шляхом застосування різних мастил (так званих рідинних або повітряних подушок) або заміни ковзання коченням, оскільки тертя кочення характеризується значно меншими силами в порівнянні з тертям ковзання.
Приклади розв'язання задач
Через скільки часу після початку аварійного гальмування зупиниться автобус, що рухався зі швидкістю 12 м / с, якщо коефіцієнт тертя при аварійному гальмуванні дорівнює 0,4?
Виконаємо малюнок і вкажемо всі сили, що діють на автобус.
При аварійному гальмуванні на автобус діють сила тяжіння, сила реакції опори і сила тертя
Виберемо систему координат, як показано на малюнку, і спроектуємо це векторне рівність на осі координат:
З другого рівняння:
Підставивши вираз для сили тертя в перше рівняння, отримаємо:
При гальмуванні до повної зупинки швидкість автобуса падає від значення до нуля, тому прискорення автобуса:
Прирівнюючи праві частини співвідношень для прискорення автобуса при аварійному гальмуванні, отримаємо:
звідки час до повної зупинки автобуса:
Прискорення вільного падіння м / с
Підставивши в формулу числові значення фізичних величин, обчислимо: