§32. Сила трения

Вопросы

1. Какие известные вам наблюдения и опыты показывают, что существует сила трения?

Ответ:

 В нашем мире все движения без постоянно поступающей энергии являются затухающими. Это и машина, которую заглушили и катание с горки на лыжах или санках, когда кончается горка то скатывающийся останавливается и тележка, которую толкнули по горизонтальной плоскости. Это затухание скорости связано как раз с силой трения о поверхность, о воздух, между деталями в механизмах.

2. В чём заключаются причины трения?

Ответ:

 Здесь две основные причины. Первая, поверхности не идеальны поэтому существуют шероховатости, которые зацепляются между собой. В итоге происходит задержка для перемещения одной поверхности по другой, что вызывает гашение скорости и силы. Вторая причина, это молекулярное притяжение. Если даже поверхности были бы идеальны, то молекулярное притяжение тоже оказывает воздействие путем притяжения, а значит будет "тормозить" любые движения.

3. Объясните, как смазка влияет на силу трения.

Ответ:

Смазка способна создавать слой, по которому будет перемещаться одно тело над поверхностью другого. В итоге, мы уменьшим действие таких сил как сила трение и молекулярное притяжение, а значит сможем изменить расстояние перемещения одного тела по поверхности другого. Как правило, сама смазка является жидком веществом или умеренно густым (консистентная смазка), в редких случаях твердой (графитовая смазка), но всегда с повышенным свойством смещения одного слоя относительно другого.

рис. 82.Уменьшение силы трения с помощью смазки

4. Какие виды трения вы знаете?

Ответ:

Трение покоя, трение скольжения, трение качения.

5. Как можно измерить силу трения?

Ответ:

Используем уже известный нам динамометр, измеряем с помощью него силу трения. (рис. 83, а).

рис. 83. Сравнение сил трения скольжения (а) и трения качения (б)
Итак, равномерно перемещаем брусок по доске, держа динамометр горизонтально. В итоге на брусок в горизонтальном направлении действуют две силы. Одна из сил сила − сила упругости пружины динамометра, направленная в сторону движения. Вторая сила − это сила трения, старающаяся удержать груз на месте, то есть направленная против движения. После начала движения, при его равномерном перемещении, равнодействующая этих двух сил будет уравновешена. Это значит, что силы равны по модулю, но противоположны по направлению. А сам динамометр показывает силу упругости равную силе тяги и равную по модулю силе трения.

Изменим условия опыта, положив деревянный брусок на круглые стрежни, которые будут словно колеса, измерим силу трения качения (рис. 83, б). Она оказывается меньше силы трения скольжения.

6. Как показать, что сила трения зависит от силы, прижимающей тело к поверхности?

Ответ:

 Первоначально необходимо померить силу с помощью динамометра у бруска, который лежит на поверхности. Запомнить его значение. Далее нагрузить сверху брусок, скажем поставить на него какой-либо груз. После снова измерить силу трения бруска о поверхность. В итоге мы увидим, что сила поменялась в большую сторону. То есть сила трения зависит от силы прижимающей его к поверхности. Поэтому гораздо сложнее сдвинуть тяжелый шкаф на 4 ножках, чем ту же тумбочку, на тех же 4 ножках.

7. Как показать на опытах, что при равных нагрузках сила трения скольжения больше силы трения качения? Как это используется в технике?

Ответ:

Дабы показать на опытах, что сила трения скольжения больше силы трения качения, нужно провести опыт по заданию 5 и к деревянному бруску прикрепить динамометр (рис. 83, а).

рис. 83. Сравнение сил трения скольжения (а) и трения качения (б)
Итак, равномерно перемещаем брусок по доске, держа динамометр горизонтально. В итоге на брусок в горизонтальном направлении действуют две силы. Одна из сил сила − сила упругости пружины динамометра, направленная в сторону движения. Вторая сила − это сила трения, старающаяся удержать груз на месте, то есть направленная против движения. После начала движения, при его равномерном перемещении, равнодействующая этих двух сил будет уравновешена. Это значит, что силы равны по модулю, но противоположны по направлению. А сам динамометр показывает силу упругости равную силе тяги и равную по модулю силе трения.

Изменим условия опыта, положив деревянный брусок на круглые стрежни, которые будут словно колеса, измерим силу трения качения (рис. 83, б). Она оказывается меньше силы трения скольжения.

Упражнение 13

1. Лыжник спускается с горы и далее скользит по горизонтальной лыжне. На рисунке 84 изобразите силу трения и точку её приложения.

рис. 84

Ответ:

Сила трения будет направлена в противоположном направлении, относительно движения лыжника. Точкой приложения силы являются лыжи.