§ 2.06. Силы трения

1°. Виды трения

Внешним трением называется взаимодействие между различными соприкасающимися телами, препятствующее их относительному перемещению.

Например, внешнее трение существует между бруском и наклонной плоскостью, на которой брусок лежит или с которой он соскальзывает. Если трение проявляется между частями одного и того же тела, то оно называется внутренним трением (xxx).

Трение между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки называется сухим трением. Трение между поверхностью твердого тела и окружающей его жидкой или газообразной средой, в которой тело движется, называется жидким или вязким трением (xxx).

 

2°. Направление и точка приложения

Во всех видах трения возникает сила трения Fтр, направленная вдоль поверхности соприкасающихся тел противоположно скорости их относительного перемещения.

 

Пример. На рисунке выше в СО связанной с поверхностью тело движется вправо, соответственно сила трения направлена влево, в СО связанной с телом, поверхность движется влево, соответственно сила трения действующая на поверхность (§2.05 п.2°.02)  направлена вправо.


3°. Виды сухого трения

Сухое трение подразделяется на:

а) трение покоя - возникает при ПОПЫТКЕ сдвинуть тело, но в отсутствии относительного движения.

б) трение скольжения - возникает при ДВИЖЕНИИ одного тела по поверхности другого.

 

4°. Трение покоя

Если к телу, находящемуся в соприкосновении с другим телом, прикладывать возрастающую внешнюю силу F'R, параллельную плоскости соприкосновения, то при изменении этой силы от нуля до некоторого значения движения тела не возникает. Это свидетельствует о особом характере силы трения покоя: при попытке вывести тело из состояния покоя сила трения покоя изменяется от нуля до предельного значения Fтр max , причем в любой момент времени сила трения покоя равна по модулю и противоположна по направлению силе F'R .

(4.01)

Т.о. сила трения покоя является своего рода "зеркальным отражением"  силы стремящейся вывести тело из состояния покоя.

 Относительное движение тела возникает при условии:

(4.02)

При этом максимальная сила трения покоя определяется как

(4.03)

где N - нормальная реакция опоры, μ - коэффициент трения, определяемый характеристиками поверхностей.

 

Т.о. необходимо различать промежуточное значение силы трения покоя , определяемое формулой (4.01), и максимальное значение силы трения покоя, определяемое формулой  (4.03)

 


5°. Трение скольжения

При достижении F'R значения равного максимальному значению силы трения покоя (4.03) , тело начинает двигаться по поверхности. В этом случае сила трения скольжения определяется по формуле (закон Кулона-Амонтона)

(5.01)

Как видно из формулы, сила трения скольжения не зависит от величины приложенной силы, действующей вдоль поверхности, от площади соприкасающихся поверхностей или от скорости их относительного движения.

 
  
6°. Сила взаимодействия с поверхностью

Ранее мы говорили (§ 2.04) что при определении сил действующих на тело необходимо исходить из того, что одно тело дает одну силу, но из этого правила есть исключения, в частности поверхность дает две силы - силу трения и силу реакции опоры.

Так вот это верно отчасти. В действительности поверхность дает одну силу - силу взаимодействия с поверхностью R, просто для удобства мы раскладываем эту силу на две составляющие - Fтр и N при этом сила взаимодействия с поверхностью R определяется как их векторная сумма.

 

(6.01)

   

 
7°. Зависимость силы трения от приложенной силы.
Наглядной демонстрацией зависимости трения (как трения покоя , так и трения скольжения) от приложенной силы может служить следующий график
 

 
 
8°. Механизм возникновения трения

Сила трения вызывается зацеплением неровностей поверхностей тел, упругими деформациями этих неровностей и сцеплением (слипанием) тел в тех местах, где расстояния между их частицами оказываются малыми и достаточными для возникновения межмолекулярного притяжения (xxx). В связи с этим силу трения покоя можно рассматривать как разновидность проявления сил упругости (xxx).

Содержание №2

 

Содержание №3

 

Содержание №4