Як визначити силу тертя

Як визначити силу тертя

При відносному русі двох тіл між ними виникає тертя. Воно також може виникнути при русі в газоподібному або рідкому середовищі. Тертя може як заважати, так і сприяти нормальному руху. В результаті цього явища на взаємодіючі тіла діє сила тертя.

Інструкція

  1. Найбільш загальний випадок розглядає силу тертя ковзання, коли одне з тіл закріплено і в спокої, а інше ковзає по його поверхні. З боку тіла, по якому ковзає рух тіло, на останнє діє сила реакції опори, спрямована перпендикулярно площині ковзання. Ця сила позначається буквою N.

    Тіло може також і спочиває щодо закріпленого тіла. Тоді сила тертя, що діє на нього Fтр <μN. μ — це безрозмірний коефіцієнт тертя. Він залежить від матеріалів тертьових поверхонь, ступеня їх відшліфовування і ряду інших чинників.
  2. У випадку руху тіла відносно поверхні закріпленого тіла сила тертя ковзання стає дорівнює добутку коефіцієнта тертя на силу реакції опори: Fтр = μN.
  3. Якщо поверхня розташована горизонтально, то сила реакції опори по модуля дорівнює силі тяжіння, що діє на тіло, тобто N = mg, де m — маса ковзаючого тіла, g — прискорення вільного падіння, однакову приблизно 9,8 м / (с ^ 2) на Землі. Звідси, Fтр = μmg.
  4. Нехай тепер на тіло діє постійна сила F> Fтр = μN, паралельна поверхні дотичних тіл. При ковзанні тіла, результуюча складова сили в горизонтальному напрямку буде дорівнює F-Fтр. Тоді за другим законом Ньютона, прискорення тіла буде пов’язано з результуючою силою за формулою: a = (F-Fтр) / m. Звідси, Fтр = F-ma. Прискорення тіла можна знайти з кінематичних міркувань.
  5. Часто розглянутий окремий випадок сили тертя проявляється при зісковзування тіла з закріпленою похилій площині. Нехай α — кут нахилу площини і нехай тіло зісковзує рівномірно, тобто без прискорення. Тоді рівняння руху тіла будуть виглядати так: N = mg * cosα, mg * sinα = Fтр = μN. Тоді з першого рівняння руху силу тертя можна виразити як Fтр = μmg * cosα.

    Якщо тіло рухається по похилій площині з прискоренням a, то друге рівняння рух буде мати вигляд: mg * sinα-Fтр = ma. Тоді Fтр = mg * sinα-ma.