Намираме силата на триене. Формулата за силата на триене

Триенето е феномен, с който се сблъскваме през ежедневието си през цялото време. Определете дали триенето е вредно или полезно, невъзможно. Да се ​​направи дори стъпка на хлъзгав лед е трудна работа, на груба повърхност на асфалт, разходка дава удоволствие. Части от превозни средства без мазнини се износват много по-бързо.

Проучването на триенето, познаването на неговите основни свойства позволява на човек да го използва.

Силата на триенето във физиката

Силата, произтичаща от движението или опит да се премести едно тяло върху повърхността на другата, насочена срещу посоката на движение, приложена към движещите се тела, се нарича силата на триене. Модулът на фрикционната сила, чиято формула зависи от много параметри, варира в зависимост от вида на съпротивлението.

Разграничават се следните видове триене:

• почивка;

• приплъзване;

• търкаляне.

Всеки опит да се премести тежък предмет (шкаф, камък) води до стрес силите на човека. Същевременно субектът не винаги е в действие. предотвратява това триене почивка.

Състояние на почивката

прогнозна сила формула Триенето на почивка не позволява да се определи достатъчно точно. По силата на третото Законът на Нютон големината на силата на покой зависи от приложената сила.

С нарастващата сила силата на триене също се увеличава.

0 < F_{тройна аларма} < F_макс

Триенето на почивка не позволява на ноктите, задвижвани в дървото, да паднат, бутоните, зашити с резба, са здраво задържани на място. Интересно е, че съпротивата на почивка позволява на човека да ходи. И това е насочено в хода на движението на човек, което противоречи на общото състояние на нещата.

Феномен на приплъзване

С увеличаването на външната сила, задвижваща тялото, до стойността на най-голямата сила на триене на почивка, тя влиза в движение. Плъзгащата сила на триене се разглежда в процеса на плъзгане на едно тяло върху повърхността на другата. Стойността му зависи от свойствата на взаимодействащите повърхности и от силата на вертикалното действие върху повърхността.

Формулата за изчисление фрикционни сили Фиш: F = mu-P, където mu - коефициент на пропорционалност (плъзгащо триене), P - сила на вертикалното (нормално) налягане.

Една от движещите сили е плъзгаща сила на триене, чиято формула се записва, използвайки силата на реакцията на опората. Поради изпълнението на третия закон на Нютон, силите на нормалното налягане и реакцията на опората са равни по размер и противоположни на посоката: P = N.

Преди да открием силата на триене, чиято формула придобива различна форма (F = mu-N), определете силата на реакцията.

Коефициентът на съпротивление при плъзгане се въвежда експериментално за две триещи повърхности, зависи от качеството на тяхната обработка и материала.

Таблица. Стойността на коефициента на съпротивление за различните повърхности

Най-голямата сила на триене, чиято формула е написана по-горе, може да бъде определена по същия начин, както плъзгащата сила на триене.

Това става важно при решаването на проблемите при определяне на силата на движещото се съпротивление. Например, една книга, която се движи с ръка, натискана отгоре, се плъзга под действието на съпротива към почивка, която се появява между ръката и книгата. Размерът на съпротивлението зависи от стойността на силата на вертикалното налягане върху книгата.

Повишаване на феномена

Преходът на нашите предци от колесниците на колесници се счита за революционен. Изобретението на колелото е най-голямото изобретение на човечеството. Фрикционното търкаляне, което се получава, когато колелото се движи по повърхността, е много по-ниско от съпротивлението при плъзгане.

Появата на силите на триене се свързва със силите на нормалното налягане на колелото на повърхността, има характер, който го отличава от плъзгане. Поради леката деформация на колелото, в центъра на образуваната област и по краищата се получават различни сили на натиск. Тази разлика в силите определя появата на съпротивление при търкаляне.

Изчисляващата формула за силата на търкаляне обикновено се взема по същия начин като процеса на плъзгане. Разликата се вижда изключително в стойностите на коефициента на съпротивление.

Естество на съпротивлението

Когато се променя грапавостта на триещите се повърхности, стойността на силата на триене също се променя. При голямо увеличение двете съседни повърхности изглеждат като неравности с остри върхове. Когато се наслагват, изпъкналите части на тялото се допират един до друг. Общата площ на контакта е незначителна. Когато се движите или се опитвате да движите върховете на телата, създайте съпротива. Степента на фрикционната сила не зависи от площта на контактните повърхности.

Изглежда, че две идеално гладки повърхности не трябва да изпитват никаква съпротива изобщо. На практика силата на триене в този случай е максимална. Това несъответствие се обяснява с естеството на произхода на силите. Това са електромагнитни сили, действащи между атомите на взаимодействащи тела.

Механичните процеси, които не са съпроводени с триене в природата, са невъзможни, тъй като няма възможност за "разединяване" на електрическото взаимодействие на заредените тела. Независимостта на силите на съпротивата от взаимното положение на органите дава възможност да ги наречем непотенциални.

Интересно е, че триещата сила, чиято формула варира в зависимост от скоростта на взаимодействащите тела, е пропорционална на квадрата със съответната скорост. Към такава сила се отнася силата на вискозната устойчивост в течността.

Движение в течност и газ

Изместването на твърдо вещество в течност или газ, течност близо до твърда повърхност, се придружава от вискозна съпротива. Нейният произход е свързан с взаимодействието на слоеве от течност, влачени от твърдо тяло в процеса на движение. Различната скорост на слоевете е източник на вискозно триене. Особеността на този феномен е липсата на течно триене на почивка. Независимо от величината на външното въздействие, тялото влиза в движение, докато е в течността.

В зависимост от скоростта на движение силата на съпротивление се определя от скоростта на движение, формата на движещото се тяло и вискозитета на течността. Движението във вода и масло от едно и също тяло е придружено от различна устойчивост на магнитуд.

За малки скорости: F = kv, където k е коефициент на пропорционалност, в зависимост от линейните размери на тялото и свойствата на средата, v е скоростта на тялото.

Температурата на течността също влияе върху триенето в нея. При мразовито време автомобилът се затопля, така че маслото се нагрява (неговият вискозитет намалява) и помага да се намали разрушаването на допиращите части на двигателя.

Увеличете скоростта на движение

Значително увеличение на скоростта на тялото може да предизвика появата на турбулентни потоци, докато съпротивлението се увеличава рязко. Стойността има: квадрата на скоростта на движение, плътността на средата и повърхността на тялото. Формулата за силата на триене приема различна форма:

F = kv², където k е коефициент на пропорционалност, в зависимост от формата на тялото и свойствата на средата, v е скоростта на тялото.

Ако тялото е рационализирано, турбуленцията може да бъде намалена. Формата на тялото на делфините и китовете е идеален пример за законите на природата, които влияят на скоростта на животните.

Енергиен подход

Работата по движението на тялото се възпрепятства от съпротивлението на околната среда. Когато се използва законът за опазване на енергията, се казва, че промяната в механичната енергия е равна на работата на фрикционните сили.

Работата на сила се изчислява по формулата: A = Fscosalpha-, където F е силата, с която тялото се движи с разстояние s, alpha- е ъгълът между посоките на сила и изместване.

Очевидно съпротивителната сила е противоположна на изместването на тялото, от което cosalpha- = -1. Работата на триещата сила, чиято формула има формата А_т.т. = - Fs, стойността е отрицателна. В този случай, механична енергия (деформация, отопление).