Трение покоя и скольжения
Увеличивай тягу от нуля. Пока хватает трения покоя, брусок остаётся в равновесии. После предела начинается скольжение.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Каждое значение тяги рассматривается как новый опыт из покоя. Пределы трения покоя 10 и 5 Н, трение скольжения 6 и 3 Н заданы условно; модель не вычисляет ускорение.
Взаимодействие поверхностей
Трение возникает при контакте тел и препятствует их относительному скольжению или его возникновению. Причины связаны с неровностями поверхностей и взаимодействием частиц.
Направление трения определяется относительным движением поверхностей. Фраза «трение всегда направлено против движения тела» слишком груба: при ходьбе трение земли может действовать на человека вперёд.
Ящик скользит по полу
Трение пола направлено против скольжения
Нога толкает землю назад
Трение земли может действовать на ногу вперёд
Сила трения препятствует относительному скольжению поверхностей.
Как трение помогает начать идти?
Нога действует на землю назад, а земля через трение действует на ногу вперёд.
Трение покоя подстраивается
Пока коробка не скользит, трение покоя может уравновешивать горизонтальную тягу. При увеличении тяги трение покоя растёт до предельного значения.
Если предел равен 10 Н, тяга 4 Н может компенсироваться трением 4 Н. Неверно сразу приписывать покоящемуся телу максимальные 10 Н независимо от тяги.
| Тяга при покое | Трение покоя в простой модели |
|---|---|
| 0 Н | 0 Н |
| 4 Н | 4 Н |
| 8 Н | 8 Н |
| Больше предела 10 Н | Покой невозможен при этих условиях |
Трение покоя принимает необходимое для равновесия значение в пределах своего максимума.
Есть ли обязательное горизонтальное трение у неподвижной книги на горизонтальном столе?
Если нет горизонтальной попытки сдвига, оно может быть нулевым.
Тракторы на территории МТЗ
Сцепление с грунтом помогает колёсам передавать тягу.
Homoatrox · CC BY-SA 3.0 · Источник фотографии.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Лёд у берегов Антарктиды
На ледяной поверхности условия трения отличаются от сухой дороги.
Christopher Michel · CC BY 2.0 · Источник фотографии.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Скольжение и качение
При скольжении соприкасающиеся поверхности смещаются друг относительно друга. В простой модели сила трения скольжения примерно постоянна при неизменной нагрузке и материалах.
Замена скольжения качением часто уменьшает сопротивление. Однако колёса и подшипники не убирают потери полностью: деформируются материалы, остаются сопротивление качению и другие воздействия.
| Вид | Пример | Особенность |
|---|---|---|
| Покоя | Нога без проскальзывания | Значение подстраивается |
| Скольжения | Салазки по полу | Поверхности скользят |
| Качения | Колесо по дороге | Часто меньше сопротивление |
Виды трения различают по характеру относительного движения.
Всегда ли коэффициент трения можно считать неизменным?
Нет. Это приближение: результат зависит от материалов, состояния поверхности, смазки и условий движения.
Управляем трением
Чтобы увеличить сцепление, используют шероховатые покрытия и подходящий материал подошвы. Чтобы уменьшить нежелательные потери, применяют смазку, подшипники и обработку поверхностей.
Выбор зависит от задачи: тормозу нужно надёжное трение, а оси колеса — небольшое сопротивление. При скольжении часть механической энергии переходит во внутреннюю, и поверхности могут нагреваться.
Задача устройства
Нужно сцепление или свободное движение
Выбор поверхности
Шероховатость, материал, смазка
Результат
Изменение трения и потерь
Трение полезно или нежелательно в зависимости от задачи.
Почему ладони нагреваются при растирании?
Механическая работа против трения увеличивает внутреннюю энергию соприкасающихся участков.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 7 класс», § 27. Тема и содержание сверены с файлом «7 класс. Физика — § 27. Трение. Сила трения.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.