Трение скольжения

Определение коэффициента трения скольжения.

Трением называется взаимодействие между соприкасающимися поверхностями, препятствующее их относительному изменению. Силы, проявляющиеся при этом относительном изменении, носят название сил трения.

Различают трение покоя, которые не пропадают и тогда, когда оба соприкасающихся тела неподвижны относительно друг друга, трение скольжения, когда трение вызвано перемещением одного тела на поверхности другого и трение качения, когда тело не скользит по поверхности другого, а катится. Природа силы трения качения несколько иная: перед колесом образуется небольшой бугорок и часть силы упругости ( или реакции опоры) и есть сила трения качения. Заметим также, что сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения.

Силы трения играют большую роль в нашей повседневной практике и технике, поэтому умение их учитывать существенно важно для правильного применения второго закона Ньютона во многих практически важных случаях задачах.

Силы трения направлены тангенциально (касательно) к соприкасающимся поверхностям и зависят от их относительных скоростей. Этим они существенно отличаются и от других сил тяготения. Силы трения могут возникать не только между соприкасающимися твердыми поверхностями, но и между твёрдым телом и жидкостью или твердым телом и газом.

Трение скольжения

Сила трения скольжения, возникающая при скольжении одного тела по поверхности другого, зависит от состояния этих поверхностей, и направлена всегда в сторону, противоположную направлению движения тела. Причинами возникновения этой силы являются:

Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел.

При скольжении тел друг по другу сила трения скольжения Fтр пропорциональна силе прижимающей эти тела по нормали к поверхности соприкосновения

( перпендикулярно поверхности соприкосновения). Эта прижимающая сила называется силой нормального давления FN и по третьему закону Ньютона равна силе реакции N.

Величина силы трения скольжения вычисляется по формуле Fтр=k*FN и при движении по горизонтальной поверхности сила нормального давления равна весу тела и совпадает с силой тяжести (рис. 1). Величину k называют коэффициентом трения.

При движении по наклонной плоскости необходимо раскладывать силу тяжести на составляющие: параллельно наклонной плоскости F и перпендикулярно ей FN. Перпендикулярная составляющая силы тяжести FN силу нормального давления, а следовательно, и силу трения скольжения Fтр = kFN.

Определение коэффициента силы трения скольжения

Итак, если Fтр=k*N, где k – коэффициент, значение которого зависит от свойств поверхности и заранее сказать чему он равен трудно, так материал поверхности и степень её обработки бывает разным, однако для разных поверхностей k = Fтр/N остается постоянным.

Отсюда следует задача: исследовать, кА зависит от различных поверхностей (одного рода, например деревянных) коэффициент трения скольжения, и зависит ли он от площади соприкасаемых поверхностей.

Для исследования потребуется:

А) деревянные бруски (хотя бы два)

Б) трибометр (попросту доска обработанная)

В) динамометр

Г) линейка, возможно штангенциркуль, набор грузов и различные поверхности.

Исследование 1. определим (вернее убедимся, что не зависит) как зависит коэффициент трения от площади соприкосновения поверхности.

Схема опыта представлена на рисунке. Берем два бруска с разной площадью поверхности соприкосновения, равномерно перемещаем по поверхности, при этом F, которую покажет динамометр будет равна силе трения Fтр.