ВИЗНАЧЕННЯ

З другого рівняння:

Сила тертя:

Підставивши вираз для сили тертя у перше рівняння, отримаємо:

При гальмуванні до повної зупинки швидкість автобуса знижується від значення до нуля, тому автобуса:

Прирівнюючи праві частини співвідношень для прискорення автобуса при аварійному гальмуванні, отримаємо:

звідки час до зупинки автобуса:

Прискорення вільного падіння м/с

Підставивши у формулу чисельні значення фізичних величин, обчислимо:

Відповідь Автобус зупиниться через с.

ПРИКЛАД 2

Завдання	Невелике тіло поклали на похилу площину, що становила кут з горизонтом, і відпустили. Яка відстань пройде тіло за 3 с, якщо коефіцієнт тертя між ним та поверхнею 0,2?
Рішення	Виконаємо малюнок і вкажемо всі сили, які діють тіло. На тіло діють сила тяжіння, сила реакції опори та сила тертя Виберемо систему координат, як показано на малюнку, і спроектуємо цю векторну рівність на осі координат: З другого рівняння:

Сила тертя в земних умовах супроводжує будь-які рухи тіл. Вона виникає при дотику двох тіл, якщо ці тіла рухаються щодо одне одного. Спрямована сила тертя завжди вздовж поверхні зіткнення, на відміну сили пружності, яка спрямована перпендикулярно (рис. 1, рис. 2).

Мал. 1. Відмінність напрямків сили тертя та сили пружності

Мал. 2. Поверхня діє брусок, а брусок – поверхню

Існують сухі та не сухі види тертя. Сухий вид тертя виникає при зіткненні твердих тіл.

Розглянемо брусок, що лежить на горизонтальній поверхні (рис. 3). На нього діють сила тяжкості та сила реакції опори. Подіємо на брусок з невеликою силою , спрямованої вздовж поверхні. Якщо брусок не зсувається з місця, то прикладена сила врівноважується іншою силою, яка називається силою тертя спокою.

Мал. 3. Сила тертя спокою

Сила тертя спокою () протилежна за напрямом і дорівнює модулю силі, що прагне зрушити тіло паралельно поверхні його зіткнення з іншим тілом.

При збільшенні «зсувної» сили брусок залишається у спокої, отже, сила тертя спокою також зростає. При деякій, досить великій, силі брусок почне рухатися. Це означає, що сила тертя спокою не може збільшуватися до нескінченності - існує верхня межа, більше якої вона не може бути. Величина цієї межі – максимальна сила тертя спокою.

Подіємо на брусок за допомогою динамометра.

Мал. 4. Вимірювання сили тертя за допомогою динамометра

Якщо динамометр діє нього з силою , можна побачити, що максимальна сила тертя спокою стає більше зі збільшенням маси бруска, тобто зі збільшенням сили тяжкості і сили реакції опори. Якщо провести точні вимірювання, вони покажуть, що максимальна сила тертя спокою прямо пропорційна силі реакції опори:

де – модуль максимальної сили тертя; N- Сила реакції опори (нормального тиску); - Коефіцієнт тертя спокою (пропорційності). Отже, максимальна сила тертя спокою прямо пропорційна силі нормального тиску.

Якщо провести досвід з динамометром і бруском постійної маси, при цьому перевертаючи брусок на різні боки (змінюючи площу зіткнення зі столом), можна побачити, що максимальна сила тертя спокою не змінюється (рис. 5). Отже, від площі зіткнення максимальна сила тертя спокою залежить.

Мал. 5. Максимальне значення сили тертя спокою залежить від площі дотику

Точніші дослідження показують, що тертя спокою повністю визначається прикладеною до тіла силою і формулою .

Сила тертя спокою не завжди перешкоджає руху тіла. Наприклад, сила тертя спокою діє на підошву взуття, при цьому повідомляючи прискорення і дозволяючи ходити по землі без ковзання (рис. 6).

Мал. 6. Сила тертя спокою, що діє по підошві взуття

Ще один приклад: сила тертя спокою, що діє на колесо автомобіля, дозволяє починати рух без пробуксування (рис. 7).

Мал. 7. Сила тертя спокою, що діє на колесо автомобіля

У ременних передачах також діє сила тертя спокою (рис. 8).

Мал. 8. Сила тертя спокою у ремінних передачах

Якщо тіло рухається, то сила тертя, що діє на нього з боку поверхні, не зникає, такий вид тертя називається тертя ковзання. Вимірювання показують, що сила тертя ковзання за величиною практично дорівнює максимальній силі тертя спокою (рис. 9).

Мал. 9. Сила тертя ковзання

Сила тертя ковзання завжди спрямована проти швидкості руху тіла, тобто вона перешкоджає руху. Отже, під час руху тіла лише під впливом сили тертя вона повідомляє йому негативне прискорення, тобто швидкість тіла постійно зменшується.

Розмір сили тертя ковзання також пропорційна силі нормального тиску.

де – модуль сили тертя ковзання; N- Сила реакції опори (нормального тиску); - Коефіцієнт тертя ковзання (пропорційності).

На малюнку 10 зображено графік залежності сили тертя від прикладеної сили. На ньому видно дві різні ділянки. Перша ділянка, на якій сила тертя зростає зі збільшенням прикладеної сили, відповідає тертю спокою. Друга ділянка, на якій сила тертя не залежить від зовнішньої сили, відповідає тертю ковзання.

Мал. 10. Графік залежності сили тертя від прикладеної сили

Коефіцієнт тертя ковзання приблизно дорівнює коефіцієнту тертя спокою. Зазвичай коефіцієнт тертя ковзання менше одиниці. Це означає, що сила тертя ковзання за величиною менша від сили нормального тиску.

Коефіцієнт тертя ковзання є характеристикою двох тіл, що труться один про одного, він залежить від того, з яких матеріалів виготовлені тіла і наскільки добре оброблені поверхні (гладкі або шорсткі).

Походження сил тертя спокою та ковзання обумовлюється тим, що будь-яка поверхня на мікроскопічному рівні не є плоскою, на будь-якій поверхні завжди є мікроскопічні неоднорідності (рис. 11).

Мал. 11. Поверхні тіл на мікроскопічному рівні

Коли два тіла, що стикаються, піддаються спробі переміщення відносно один одного, ці неоднорідності зачіплюються і перешкоджають цьому переміщенню. При невеликій величині прикладеної сили цього зачеплення достатньо, щоб не дозволити тілам зміщуватися, так виникає тертя спокою. Коли зовнішня сила перевищує максимальне тертя спокою, то зачеплення шорсткостей недостатньо для утримання тіл, і вони починають зміщуватися щодо один одного, при цьому між тілами діє сила тертя ковзання.

Даний вид тертя виникає при перекочуванні тіл один по одному або при кочуванні одного тіла поверхнею іншого. Тертя кочення, як і тертя ковзання, повідомляє тілу негативне прискорення.

Виникнення сили тертя кочення обумовлено деформацією тіла, що котиться, і опорною поверхнею. Так, колесо, розташоване на горизонтальній поверхні, деформує останню. При русі колеса деформації не встигають відновитися, тому колесу доводиться ніби весь час підніматися на невелику гірку, через що з'являється момент сил, що гальмує кочення.

Мал. 12. Виникнення сили тертя кочення

Величина сили тертя кочення, як правило, набагато менше сили тертя ковзання за інших рівних умов. Завдяки цьому кочення є поширеним видом руху на техніці.

При русі твердого тіла у рідині чи газі нею діє із боку середовища сила опору. Ця сила спрямована проти швидкості тіла та гальмує рух (рис. 13).

Головна особливість сили опору полягає в тому, що вона виникає лише за наявності відносного руху тіла та навколишнього середовища. Тобто сили тертя спокою у рідинах та газах не існує. Це призводить до того, що людина може зрушити навіть важку баржу на воді.

Мал. 13. Сила опору, що діє на тіло під час руху в рідині або газі

Модуль сили опору залежить:

Від розмірів тіла та його геометричної форми (рис. 14);

Стан поверхні тіла (рис. 15);

Властивості рідини чи газу (рис. 16);

Відносної швидкості тіла та навколишнього середовища (рис. 17).

Мал. 14. Залежність модуля сили опору від геометричної форми

Мал. 15. Залежність модуля сили опору стану поверхні тіла

Мал. 16. Залежність модуля сили опору від властивості рідини або газу

Мал. 17. Залежності модуля сили опору від відносної швидкості тіла та навколишнього середовища

На малюнку 18 показано графік залежності сили опору від швидкості тіла. При відносній швидкості, що дорівнює нулю, сила опору не діє тіло. Зі збільшенням відносної швидкості сила опору спочатку зростає повільно, та був темпи зростання збільшується.

Мал. 18. Графік залежності сили опору від швидкості тіла

При низьких значеннях відносної швидкості сила опору прямо пропорційна величині цієї швидкості:

де – величина відносної швидкості; - Коефіцієнт опору, який залежить від роду в'язкого середовища, форми і розмірів тіла.

Якщо відносна швидкість має досить велике значення, сила опору стає пропорційною квадрату цієї швидкості.

де – величина відносної швидкості; - Коефіцієнт опору.

Вибір формули кожного конкретного випадку визначається дослідним шляхом.

Тіло масою 600 г рівномірно рухається горизонтальною поверхнею (рис. 19). При цьому до нього прикладена сила, величина якої дорівнює 12 Н. Визначити величину коефіцієнта тертя між тілом і поверхнею.

Ціль: Закріпити отримані знання про тертя та види тертя.

Хід роботи:

1. Вивчити теоретичну частину
2. Заповнити таблицю 1.
3. Розв'язати задачу за варіантом із таблиці 2.
4. Відповісти на контрольні питання.

Таблиця 1

Таблиця 2

	Ковзаняр проїжджає по гладкій горизонтальній поверхні льоду за інерцією 80 м. Визначити силу тертя і початкову швидкість, якщо маса ковзаняра 60 кг, а коефіцієнт тертя 0,015
	Тіло масою 4,9 кг лежить на горизонтальній площині. Яку силу треба докласти до тіла в горизонтальному напрямку, щоб повідомити прискорення 0,5 м/с 2 при коефіцієнті тертя 0,1?
	На горизонтальному столі лежить дерев'яний брусок масою 500 г, який рухається вантажем масою 300 г, підвішеним на вертикальному кінці нитки, перекинутої через блок, закріплений на кінці столу. Коефіцієнт тертя під час руху бруска дорівнює 0,2. З яким прискоренням рухатиметься брусок?

Сила тертя- це сила, що виникає між поверхнями тіл, що стикаються. Якщо між поверхнями відсутнє мастило, то тертя називається сухим. Сила сухого тертя прямо пропорційна силі, що притискає поверхні один до одного і спрямована у бік, протилежний до можливого руху. Коефіцієнт пропорційності називається коефіцієнтом тертя. Притискаюча сила перпендикулярна поверхні. Вона називається нормальною реакцією опори.

Закони тертя у рідинах та газах відрізняються від законів сухого тертя. Тертя в рідині та газі залежить від швидкості руху: при малих швидкостях воно пропорційне квадрату, а при великих - кубу швидкості.

Формули для вирішення:

Де "k" – коефіцієнт тертя, "N" – нормальна реакція опори.

Другий закон Ньютона та рівняння руху у векторній формі. F = ma

За третім законом Ньютона N = - mg

вираз для швидкості

Рівняння руху для рівноприскореного кінематичного руху

; 0 - V = a t де 0 – кінцева швидкість V – початкова швидкість

Алгоритм вирішення типового завдання:

1. Коротко записуємо умову завдання.

2. Зображаємо умову графічно в довільній системі відліку, вказавши чинні на тіло (точку) сили, у тому числі нормальну реакцію опори і силу тертя, швидкість і прискорення тіла.

3. Коригуємо та позначаємо на малюнку систему відліку, вводячи початок відліку часу та уточнюючи осі координат для сил та прискорення. Краще направити одну з осей уздовж нормальної реакції опори, а відлік часу почати в момент знаходження тіла (точки) на нулі координат.

4. Записуємо у векторній формі другий закон Ньютона та рівняння руху. Рівняння руху та швидкості - це залежності переміщення (шляху) та швидкості від часу.

5. Записуємо в ці ж рівняння у скалярній формі: у проекціях на осі координат. Записуємо вираз для сили тертя.

6. Вирішуємо рівняння у загальному вигляді.

7. Підставляємо величини у загальне рішення, обчислюємо.

8. Записуємо відповідь.

Теоретична частина
Тертям називається опір дотичних тіл руху один щодо одного. Тертям супроводжується кожен механічний рух, і ця обставина має суттєвий наслідок у сучасному технічному прогресі.
Сила тертя є сила опору руху дотичних тіл один щодо одного. Тертя пояснюється двома причинами: нерівностями тертьових поверхонь тіл і молекулярною взаємодією між ними. Якщо вийти за межі механіки, слід сказати, що сили тертя мають електромагнітне походження, як і сили пружності. Кожна із зазначених вище двох причин тертя у різних випадках проявляє себе різною мірою. Наприклад, якщо стикаються поверхні твердих тіл, що труться, мають значні нерівності, то основна складова в виникаючій тут силі тертя буде обумовлена ​​саме даною обставиною, тобто. нерівністю, шорсткістю поверхонь тертьових тіл. Тіла, що переміщаються з тертям один щодо одного, повинні стикатися поверхнями або рухатися одне в середовищі іншого. Рухи тіл один щодо одного може і не виникнути через наявність тертя, якщо рушійна сила менша за максимальну силу тертя спокою. Якщо дотичні поверхні твердих тертьових тіл відмінно відшліфовані і гладкі, то основна складова сили тертя, що виникає при цьому, визначатиметься молекулярним зчепленням між поверхнями тіл, що труться.

Розглянемо більш детально процес виникнення сил тертя ковзання і спокою на стику двох тіл, що стикаються. Якщо подивитися на поверхні тіл під мікроскопом, то будуть видно мікронерівності, які ми зобразимо у збільшеному вигляді (рис. 1, а). Розглянемо взаємодію тіл, що стикаються, на прикладі однієї пари нерівностей (гребінь і западина) (рис. 3, б). Якщо сила, яка намагається викликати рух, відсутня, характер взаємодії на обох схилах мікронерівностей аналогічний. При такому характері взаємодії всі горизонтальні складові сили взаємодії врівноважують одна одну, а всі вертикальні підсумовуються і складають силу N (реакція опори) (рис. 2, а).

Інша картина взаємодії тіл виходить, коли одне з тіл починає діяти сила. У цьому випадку точки контакту будуть переважно на лівих на малюнку «схилах». Перше тіло давитиме на друге. Інтенсивність цього тиску характеризується силою R". Друге тіло відповідно до третього закону Ньютона буде діяти на перше тіло. Інтенсивність цієї дії характеризується силою R (реакція опори). Силу R

можна розкласти на складові: силу N, спрямовану перпендикулярно до поверхні дотику тіл, і силу Fсц, спрямовану проти дії сили F (рис. 2, б).

Після розгляду взаємодії тіл слід звернути увагу на два моменти.
1) При взаємодії двох тіл відповідно до третього закону Ньютона виникають дві сили R і R"; силу R для зручності її обліку при вирішенні завдань ми розкладаємо на складові N і Fсц (Fтр у разі руху).
2) Сили N і F Tp мають ту саму природу (електромагнітна взаємодія); інакше і бути не могло, тому що це складові однієї й тієї ж сили R.
Дуже важливе значення в сучасній техніці зниження шкідливого впливу сил тертя має заміна тертя ковзання тертям кочення. Сила тертя кочення визначається як сила, необхідна рівномірного прямолінійного кочення тіла по горизонтальній площині. Досвідом встановлено, що сила тертя кочення обчислюється за такою формулою:

де F-сила тертя кочення; до-коефіцієнт тертя кочення; Р-сила тиску тіла, що котиться на опору і R-радіус тіла, що котиться.

З практики очевидно, з формули ясно, що чим більше радіус тіла, що котиться, тим менша перешкода надають йому нерівності поверхні опори.
Зауважимо, що коефіцієнт тертя кочення, на відміну коефіцієнта тертя ковзання, іменована величина і виявляється у одиницях довжини - метрах.
Замінюється тертя ковзання тертям кочення, у необхідних та можливих випадках, заміною підшипників ковзання на підшипники кочення.

Існує зовнішнє та внутрішнє тертя (інакше зване в'язкістю). Зовнішнім називають такий вид тертя, при якому в місцях зіткнення твердих тіл виникають сили, що ускладнюють взаємне переміщення тіл і спрямовані щодо їх поверхонь.

Внутрішнім тертям (в'язкістю) називається вид тертя, що у тому, що з взаємному переміщенні. Шарів рідини або газу між ними виникають дотичні сили, що перешкоджають такому переміщенню.

Зовнішнє тертя поділяють на тертя спокою (статичне тертя) та кінематичне тертя. Тертя спокою виникає між нерухомими твердими тілами, коли якесь із них намагаються зрушити з місця. Кінематичне тертя існує між твердими тілами, що взаємно стикаються рухомими. Кінематичне тертя, у свою чергу, підрозділяється на тертя ковзання та тертя кочення.

У житті сили тертя відіграють важливу роль. В одних випадках він використовує їх, а в інших бореться з ними. Сили тертя мають електромагнітну природу.
Види сил тертя.
Сили тертя мають електромагнітну природу, тобто. основу сил тертя лежать електричні сили взаємодії молекул. Вони залежить від швидкості руху тіл щодо одне одного.
Існує 2 види тертя: сухе та рідке.
1. Рідке тертя - це сила, що виникає при русі твердого тіла в рідині або газі або при русі одного шару рідини (газу) щодо іншого і гальмує цей рух.

У рідинах та газах сила тертя спокою відсутня.
При малих швидкостях руху рідини (газі):
Fтр = k1v,
де k1-коефіцієнт опору, що залежить від форми, розмірів тіла і від св-в середовища. Визначається досвідченим шляхом.

При великих швидкостях руху:
Fтр = k2v,
де k2 - Коефіцієнт опору.
2.Сухе тертя - це сила, що виникає при безпосередньому зіткненні тіл, і завжди спрямована вздовж поверхонь дотику електромагнітних тіл саме розривом молекулярних зв'язків.
Тертя спокою.
Розглянемо взаємодію бруска з поверхнею столу. Поверхня, що стикаються тіл не є абсолютно рівною. Найбільша сила тяжіння виникає між атомами речовин, що знаходяться на мінімальній відстані один від одного, тобто на мікроскопічних виступах. Сумарна сила тяжіння атомів, дотичних тіл настільки значна, що навіть під дією зовнішньої сили, прикладеної до бруска паралельно поверхні його дотику зі столом, брусок залишається у спокої. Це означає, що на брусок діє сила, що дорівнює за модулем зовнішньої сили, але протилежно спрямована. Ця сила є силою тертя спокою. Коли прикладена сила досягає максимального критичного значення, достатнього для розриву зв'язків між виступами, брусок починає ковзати по столу. Максимальна сила тертя спокою не залежить від площі зіткнення поверхні. За третім законом Ньютона сила нормального тиску дорівнює за модулем силою реакції опори N.
Максимальна сила тертя спокою пропорційна силі нормального тиску:

де μ – коефіцієнт тертя спокою.

Коефіцієнт тертя спокою залежить від характеру обробки поверхні і від поєднання матеріалів, з яких складаються тіла, що стикаються. Якісна обробка гладких поверхонь контакту призводить до збільшення числа атомів, що притягуються, і відповідно до збільшення коефіцієнта тертя спокою.

Максимальне значення сили тертя спокою пропорційно до модуля сили F д тиску, що виробляється тілом на опору.
Визначити значення коефіцієнта тертя спокою можна в такий спосіб. Нехай тіло (плоский брусок) лежить на похилій площині АВ (рис. 3). На нього діють три сили: сила тяжіння F, сила тертя спокою Fп і сила реакції опори N. Нормальна складова Fп сили тяжіння є силою тиску Fд, виробленого тілом на опору, тобто.
FН = Fд. Тангенціальна складова Fт сили тяжіння є силою, що прагне зрушити тіло вниз по похилій площині.
При малих кутах нахилу a сила Fт врівноважується силою тертя спокою Fп і тіло на похилій площині спочиває (сила N реакції опори за третім законом Ньютона дорівнює модулю і протилежна напрямку силі Fд, тобто врівноважує її).
Збільшуватимемо кут нахилу a до тих пір, поки тіло не почне ковзати вниз по похилій площині. В цей момент
Fт = Fпmax З рис. 3 видно, що Fт = Fsin = mg sin; Fн = Fcos = mgcos.
отримаємо
fн=sin/cos=tg.
Вимірявши кут, у якому починається ковзання тіла, можна за формулою обчислити значення коефіцієнта тертя спокою fп.

Мал. 3. Тертя спокою.
Тертя ковзання

Тертя ковзання виникає при відносному переміщенні тіл, що стикаються.
Сила тертя ковзання завжди спрямована у бік, протилежний відносної швидкості дотичних тіл.
Коли одне тіло починає ковзати поверхнею іншого тіла, зв'язки між атомами (молекулами) спочатку нерухомих тіл розриваються, тертя зменшується. За подальшого відносного руху тіл постійно утворюються нові зв'язки між атомами. У цьому сила тертя ковзання залишається постійної, трохи меншої сили тертя спокою. Як і максимальна сила тертя спокою, сила тертя ковзання пропорційна силі нормального тиску і, отже, силі реакції опори:
,Де - коефіцієнт тертя ковзання (), що залежить від властивостей дотичних поверхонь.

Мал. 3. Тертя ковзання

Контрольні питання

1. Що таке зовнішнє та внутрішнє тертя?
2. Яке тертя називають тертям спокою?
3. що таке сухе та рідке тертя?
4. Що таке максимальна сила тертя?
5. Як визначити значення коефіцієнта тертя спокою?

Тертя виникає при безпосередньому зіткненні тіл, перешкоджаючи їх відносному руху, і завжди спрямована вздовж дотику поверхні.

Сили тертя мають електромагнітну природу, як і сил пружності. Тертя між поверхнями двох твердих тіл називають сухим тертям. Тертя між твердим тілом і рідким або газоподібним середовищем називають в'язким тертям.

Розрізняють тертя спокою, тертя ковзанняі тертя кочення.

Тертя спокою- З'являється не тільки при ковзанні однієї поверхні по іншій, але і при спробах викликати це ковзання. Тертя спокою утримує від зісковзування вантажі, що перебувають на рухомій стрічці транспортера, утримує вбиті в дошку цвяхи і т.д.

Силою тертя спокою називають силу, що перешкоджає виникненню руху одного тіла щодо іншого, завжди спрямовану проти сили, прикладеної ззовні паралельно дотику поверхні, що прагне зрушити предмет з місця.

Чим більша сила, яка прагне зрушити тіло з місця, тим більша сила тертя спокою. Однак, для будь-яких двох дотичних тіл вона має деяке максимальне значення (F тр.п.) max, Більше якого вона бути не може, і яка не залежить від площі дотику поверхонь:

(F тр.п.) max = μ п N,

де μ п- Коефіцієнт тертя спокою, N- Сила реакції опори.

Максимальна сила тертя спокою залежить від матеріалів тіл і від якості обробки поверхонь, що стикаються.

Тертя ковзання. докладемо до тіла силу, що перевищує максимальну силу тертя спокою - тіло зрушить з місця і почне рухатися. Тертя спокою зміниться тертям ковзання.

Сила тертя ковзання також пропорційна силі нормального тиску та силі реакції опори:

F тр = μN.

Тертя кочення. Якщо тіло не ковзає по поверхні іншого тіла, а, подібно до колеса, котиться, то тертя, що виникає в місці їх контакту, називають тертям кочення. Коли колесо котиться по полотну дороги, воно весь час втискається в нього, тому перед ним постійно виявляється горбок, яких необхідно подолати. Цим і обумовлено тертя кочення. Тертя кочення тим менше, чим твердіша дорога.

Сила тертя кочення також пропорційна силі реакції опори:

F тр.кач = μ кач N,

де μ кач- Коефіцієнт тертя кочення.

Оскільки μ кач<< μ , При однакових навантаженнях сила тертя кочення набагато менше сили тертя ковзання.

Причинами виникнення сили тертя є шорсткість поверхонь тіл, що стикаються, і міжмолекулярне тяжіння в місцях контакту тертьових тіл. У першому випадку поверхні, що здаються гладкими, насправді мають мікроскопічні нерівності, які при ковзанні зачіплюються один за одного і заважають руху. У другому випадку тяжіння проявляється навіть при добре відполірованих поверхнях.

На тверде тіло, що рухається в рідині або газі, діє сила опору середовища, спрямована проти швидкості тіла щодо середовища та гальмує рух.

Сила опору середовища з'являється лише під час руху тіла у цьому середовищі. Тут немає нічого подібного до сили тертя спокою. Навпаки, предмети у воді зрушувати набагато легше, ніж на твердій поверхні.

Сила тертя ковзання- сила , що виникає між тілами, що стикаються, при їх відносному русі.

Досвідченим шляхом встановлено, що сила тертя залежить від сили тиску тіл один на одного (сили-реакції-опори), від матеріалів поверхонь, що труться, від швидкості відносного руху. Оскільки ніяке тіло не є абсолютно рівним, сила тертя незалежить від площі зіткнення, і справжня площа зіткнення набагато менше спостережуваної; крім того, збільшуючи площу, ми зменшуємо питомий тиск тіл один на одного.

Величина, що характеризує тертьові поверхні, називається коефіцієнтом тертя, і позначається найчастіше латинською літерою k (\displaystyle k)або грецькою літерою μ (\displaystyle \mu). Вона залежить від природи і якості обробки поверхонь, що труться. З іншого боку, коефіцієнт тертя залежить від швидкості. Втім, найчастіше ця залежність виражена слабо, і якщо більшої точності вимірів не потрібно, то k (\displaystyle k)можна вважати постійним. У першому наближенні величина сили тертя ковзання може бути розрахована за формулою:

F = k N (\displaystyle F = kN)

K (\displaystyle k)- Коефіцієнт трення ковзання ,

N (\displaystyle N)- сила, нормальної реакції опори.

Силами тертя називаються тангенціальні взаємодії між тілами, що стикаються, що виникають при їх відносному переміщенні.

Досліди з рухом різних дотичних тіл (твердих по твердих, твердих у рідині або газі, рідких у газі тощо) з різним станом поверхонь дотику показують, що сили тертя виявляються при відносному переміщенні дотичних тіл і спрямовані проти вектора відносної швидкості тангенційнодо поверхні зіткнення. При цьому завжди більшою чи меншою мірою відбувається перетворення механічного руху на інші форми руху матерії - найчастіше теплову форму руху, і відбувається нагрівання взаємодіючих тіл.

Енциклопедичний YouTube

1 / 3

✪ Урок 67. Сила тертя

✪ Сила тертя

✪ Статика. Тертя ковзання. Лекція (28)

Субтитри

Типи тертя ковзання

Якщо між тілами відсутній рідкий або газоподібний прошарок (мастильний матеріал), то таке тертя називається сухим. Інакше тертя називається «рідким». Характерною відмінною рисою сухого тертя є наявність тертя спокою.

По фізиці взаємодії тертя ковзання прийнято розділяти на:

• Сухе, коли тверді тіла, що взаємодіють, не розділені ніякими додатковими шарами/мастильними матеріалами - дуже рідко зустрічається на практиці випадок. Характерна риса сухого тертя - наявність значної сили тертя спокою.
• Сухе з сухим мастилом (графітовим порошком)
• Рідинний, при взаємодії тіл, розділених шаром рідини або газу (мастильного матеріалу) різної товщини - як правило, зустрічається при терті кочення, коли тверді тіла занурені в рідину;
• Змішане, коли область контакту містить ділянки сухого та рідинного тертя;
• Граничне, коли в області контакту можуть утримуватися шари та ділянки різної природи (окисні плівки, рідина тощо) - найбільш поширений випадок при терті ковзання.

Також можна класифікувати тертя його області. Сили тертя, що виникають при відносному переміщенні різних тіл, називаються силами зовнішньоготертя. Сили тертя виникають і при відносному переміщенні частин того самого тіла. Тертя між шарами одного і того ж тіла називається внутрішнімтертям.

Вимірювання

У зв'язку зі складністю фізико-хімічних процесів, які у зоні фрикційного взаємодії, процеси тертя принципово не піддаються опису з допомогою методів класичної механіки. Тому немає точної формули для коефіцієнта тертя. Його оцінка проводиться на основі емпіричних даних: так як за першим законом Ньютона тіло рухається рівномірно і прямолінійно, коли зовнішня сила врівноважує силу тертя, що виникає при русі, то для вимірювання сили тертя, що діє на тіло, достатньо виміряти силу, яку необхідно докласти до тіла, щоб воно рухалося без прискорення.