Nájdeme silu trenia. Vzorec sily trenia

Trenie je fenomén, ktorým čelíme v každodennom živote. Určte, či je trenie škodlivé alebo užitočné, je to nemožné. Dokonca aj krok na klzkej ľadu je ťažký úloha, na hrubom povrchu asfaltu je prechádzka potešením. Časti vozidiel bez maziva sa opotrebúvajú omnoho rýchlejšie.

Štúdium trenia, poznanie jeho základných vlastností umožňuje človeku používať ho.

Sila trenia vo fyzike

Sila vyplývajúca z pohybu alebo pokusu o pohyb jedného tela nad povrchom druhej, smerujúca proti smeru pohybu aplikovanému na pohyblivé telesá, sa nazýva trecia sila. Modul trecie sily, ktorého vzorec závisí od mnohých parametrov, sa líši v závislosti od typu odporu.

Uvádzajú sa tieto typy trenia:

• odpočinok;

• skĺznutie;

• valcovanie.

Akýkoľvek pokus o premiestnenie ťažkého objektu z miesta (kabinet, kameň) vedie k napätiu ľudských síl. V tomto prípade nie je vždy dosiahnutý pohyb predmetu elektródy. Trenie odpočinku to narúša.

Stav pokoja

Vypočítaný vzorec pre treciu silu odpočinku neumožňuje určiť ju dostatočne presne. Kvôli tretiemu zákonu Newtona závisí veľkosť sily pokojového odporu od použitej sily.

S rastúcou silou sa tiež zvyšuje trecia sila.

0 trojitý alarm max

Trápanie odpočinku neumožňuje, aby sa nechty prenikali do dreva; Gombíky našité závitom, pevne držané na mieste. Je zaujímavé, že odpor oddychu umožňuje chodiť. A je to smerované v priebehu pohybu človeka, čo je v rozpore so všeobecným stavom vecí.

Slip fenomén

S nárastom vonkajšej sily, ktorá poháňa telo, až do hodnoty najväčšej treciej sily odpočinku, ide do pohybu. Posuvná trecia sila je zvažovaná v procese posúvania jedného telesa nad povrchom druhého. Jeho hodnota závisí od vlastností interakčných plôch a od sily vertikálneho pôsobenia na povrchu.

Návrhová rovnica pre treciu silu posuvu: F = μP, kde μ je koeficient proporcionality (posuvné trenie), P je sila vertikálneho (normálneho) tlaku.

Jednou z hnacích síl je kĺzavá trecia sila, ktorej vzorec sa zaznamenáva pomocou reakčnej sily nosiča. Kvôli splneniu tretieho zákona Newtonov sú sily normálneho tlaku a reakcia nosiča rovnaké v rozsahu a opačnom smere: P = N.

Pred stanovením treciej sily, ktorej vzorec nadobudne inú formu (F = μN), určite reakčnú silu.

Koeficient odporu pri posúvaní sa experimentálne zavádza pre dve trecie plochy, závisí od kvality spracovania a materiálu.

Tabuľka. Hodnota koeficientu odporu pre rôzne povrchy

Najväčšia trecia sila odpočinku, ktorej vzorec bol napísaný vyššie, môže byť definovaný rovnakým spôsobom ako kĺzavá trecia sila.

To sa stáva dôležité pri riešení problémov s určením sily pohybujúceho sa odporu. Napríklad kniha, ktorá je poháňaná rukou, stlačená zhora, sa skrýva pod činnosťou odporu k pokoju, ktorá vzniká medzi rukou a knihou. Veľkosť odporu závisí od hodnoty vertikálnej tlakovej sily v knihe.

Fenomén valcovania

Prechod našich predkov z drakov na vozy je považovaný za revolučný. Vynález tohto kolesa je najväčším vynálezom ľudstva. Valivé trenie, ku ktorému dochádza, keď sa koleso pohybuje pozdĺž povrchu, má významne nižšiu veľkosť ako odolnosť voči posúvaniu.

Vzhľad trecích síl je spojený so silami normálneho tlaku kolies na povrchu, má charakter, ktorý ho odlišuje od posuvu. V dôsledku malej deformácie kolesa sa v strede vytvorenej oblasti a pozdĺž jej okrajov vyskytujú rôzne tlakové sily. Tento rozdiel v silách určuje výskyt odporu počas valcovania.

Výpočtový vzorec pre valivú treciu silu sa zvyčajne robí rovnakým spôsobom ako kĺzavý proces. Rozdiel je viditeľný iba v hodnotách koeficientu odporu.

Povaha odporu

Pri zmene drsnosti povrchov trenie sa mení aj hodnota trecieho sily. S veľkým zväčšením, dva susediace plochy vyzerajú ako nepravidelnosti s ostrými vrcholmi. Pri prekrývajú sa vyčnievajúce časti tela sa navzájom dotýkajú. Celková kontaktná plocha je nevýznamná. Pri pohybe alebo pri pokuse o pohyb telo "vrcholy" vytvárajú odpor. Veľkosť trecie sily nezávisí od plochy kontaktných plôch.

Zdá sa, že dva perfektne hladké povrchy nemajú vôbec žiadny odpor. V praxi je trecia sila v tomto prípade maximálna. Tento rozdiel je vysvetlený povahou pôvodu síl. Sú to elektromagnetické sily pôsobiace medzi atómami interagujúcich telies.

Mechanické procesy, ktoré nie sú sprevádzané trením v prírode, sú nemožné, pretože neexistuje možnosť "odpojenia" elektrickej interakcie nabitých telies. Nezávislosť odporových síl od vzájomného postavenia orgánov im umožňuje nazvať ich nepotenciálnymi.

Je zaujímavé, že trecia sila, ktorej vzorec sa mení v závislosti od rýchlosti interakčných telies, je úmerný štvorcu zodpovedajúcej rýchlosti. Táto sila je spôsobená viskóznou silou v tekutine.

Pohyb v kvapaline a plyne

Vytesnenie pevnej látky v kvapaline alebo plyne, kvapaline v blízkosti pevného povrchu, je sprevádzané viskóznym odporom. Jeho pôvod je spojený s interakciou vrstiev tekutiny pretiahnutých pevným telom v procese pohybu. Rôzna rýchlosť vrstiev je zdrojom viskózneho trenia. Zvláštnosťou tohto javu je absencia tekutého trenia odpočinku. Bez ohľadu na veľkosť vonkajšieho nárazu sa telo dostane do pohybu v tekutine.

V závislosti od rýchlosti pohybu je odporová sila určená rýchlosťou pohybu, tvarom pohyblivého telesa a viskozitou kvapaliny. Pohyb vo vode a oleji toho istého tela je sprevádzaný iným veľkým odporom.

Pre malé rýchlosti: F = kv, kde k je koeficient proporcionality, ktorý závisí od lineárnych rozmerov tela a vlastností média, v je rýchlosť tela.

Teplota kvapaliny tiež ovplyvňuje jeho trenie. Počas mrazivého počasia sa vozidlo zahreje tak, aby sa olej zahrial (jeho viskozita klesá) a pomáha znižovať zničenie dotykových častí motora.

Zvýšte rýchlosť jazdy

Výrazný nárast rýchlosti tela môže spôsobiť výskyt turbulentných tokov, zatiaľ čo odpor sa prudko zvýši. Hodnota má: štvorec rýchlosti pohybu, hustotu média a plochu povrchu tela. Vzorec pre treciu silu nadobúda inú formu:

F = kv ² , kde k je koeficient proporcionality, v závislosti od tvaru tela a vlastností média, v je rýchlosť tela.

Ak je telo zjednodušené, turbulencia sa môže znížiť. Tvar tela delfínov a veľrýb je dokonalým príkladom prírodných zákonov, ktoré ovplyvňujú rýchlosť zvierat.

Energetický prístup

Práca pri pohybe tela je prekážkou odolnosti životného prostredia. Pri použití zákona o zachovaní energie sa hovorí, že zmena mechanickej energie sa rovná práci trecích síl.

Pracovná sila sa vypočíta podľa vzorca: A = Fscosα, kde F je sila, ktorou sa teleso pohybuje o vzdialenosť s, α je uhol medzi smermi sily a posunutia.

Je zrejmé, že odporová sila je opačná voči posunu tela, odtiaľ cosá = -1. Práca trecie sily, ktorej vzorec má tvar A _m = - Fs, je negatívny. Zároveň sa mechanická energia premení na vnútornú energiu (deformáciu, vykurovanie).