§ 15. Силы трения.
Опубликовано: 10.10.2017
Силы трения появляются при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга. Трение, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел, называется внешним; трение между частями одного и того же сплошного тела (например, жидкости или газа) носит название внутреннего трения.
Исследование зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления
Силу трения, возникающую при движении твердого тела относительно жидкой или газообразной среды, следует отнести к категории сил внутреннего трения, поскольку в этом случае слои среды, непосредственно соприкасающиеся с телом, вовлекаются им в движение с той же скоростью, какую имеет тело, и на движение тела оказывает влияние трение между этами и внешними по отношению к ним слоями среды.
Определение работы силы трения
Трение между поверхностями двух твердых тел при отсутствии какой-либо прослойки, например смазки между ними, называется сухим. Трение между твердым Телом и жидкой или газообразной средой, а также между слоями такой среды называется вязким (или жидким).
Применительно к сухому трению различают трение скольжения и трение качения.
Силы трения направлены по касательной к трущимся поверхностям (или слоям), причем так, что они противодействуют относительному смещению этих поверхностей (слоев). Если, например, два слоя жидкости скользят друг по другу, двигаясь с различной скоростью, то сила, приложенная к более быстро движущемуся слою, направлена в сторону, противоположную движению, а сила, действующая на слой, движущийся медленнее, направлена в сторону движения слоя.
Рис. 15.1.
Сухое трение. В случае сухого трения сила трения возникает не только при скольжении одной поверхности по другой, но также и при попытках вызвать такое скольжение. В последнем случае она называется силой трения покоя. Рассмотрим два соприкасающихся тела 1 и 2, из которых последнее закреплено неподвижно (рис. 15.1). Тело 1 прижимается к телу 2 с силой , направленной по нормали к поверхности соприкосновения тел. Она называется силой нормального давления и может быть обусловлена весом тела или другими причинами. Попытаемся переместить тело подействовав на него внешне силой . При этом обнаружится, что для каждой конкретной пары тел и каждого вначения силы нормального давления имеется определенное минимальное значение силы F, при котором тело удается сдвинуть с места. При значениях внешней силы, заключенных в пределах тело остается в покое. По второму закону Ньютона это возможно в том случае, если Сила F уравновешивается равной ей по величине и противоположно направленной силой, которая и есть сила трения покоя (см. рис. 15.1). Она автоматически принимает значение, равное величине внешней силы F (при условии, что последняя не превосходит ). Величина представляет собой наибольшее значение силы трения покоя.