Связь возникающая между соприкасающимися поверхностями двух тел. Силы трения между соприкасающимися поверхностями твердых тел — Гипермаркет знаний. Сила трения скольжения
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Из второго уравнения:
Сила трения:
Подставив выражение для силы трения в первое уравнение, получим:
При торможении до полной остановки скорость автобуса падает от значения до нуля, поэтому автобуса:
Приравнивая правые части соотношений для ускорения автобуса при аварийном торможении, получим:
откуда время до полной остановки автобуса:
Ускорение свободного падения м/с
Подставив в формулу численные значения физических величин, вычислим:
ПРИМЕР 2
| Задание | Небольшое тело положили на наклонную плоскость, составляющую угол с горизонтом, и отпустили. Какое расстояние пройдет тело за 3 с, если коэффициент трения между ним и поверхностью 0,2? |
| Решение | Выполним рисунок и укажем все силы, действующие на тело.
На тело действуют сила тяжести , сила реакции опоры и сила трения Выберем систему координат, как показано на рисунке, и спроектируем это векторное равенство на оси координат:
Из второго уравнения: |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.
Подобные документы
Силы, возникающие между соприкасающимися телами при их относительном движении. Определение величины и направления силы трения скольжения, закон Амонтона-Кулона. Виды трения в механизмах и машинах. Сцепление с поверхностью как обеспечение перемещения.
презентация , добавлен 16.12.2014
Характеристика приближенных методов определения коэффициента трения скольжения, особенности его расчета для различных материалов. Значение и расчет силы трения по закону Кулона. Устройство и принцип действия установки для определения коэффициента трения.
лабораторная работа , добавлен 12.01.2010
История возникновения силы трения - процесса взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Возникновение сил трения скольжения и покоя на стыке соприкасающихся тел, способы уменьшения.
реферат , добавлен 30.07.2015
Причина возникновения силы трения и ее примеры: движение оси колеса, шарик, катящийся по горизонтальному полу. Формулы расчета силы трения в физике. Роль силы трения в жизнедеятельности на Земле: осуществление ходьбы, вращение ведущих колес экипажа.
презентация , добавлен 16.01.2011
Гравитационные, электромагнитные и ядерные силы. Взаимодействие элементарных частиц. Понятие силы тяжести и тяготения. Определение силы упругости и основные виды деформации. Особенности сил трения и силы покоя. Проявления трения в природе и в технике.
презентация , добавлен 24.01.2012
Сила трения как сила, возникающая при соприкосновении тел, направленная вдоль границы соприкосновения и препятствующая относительному движению тел. Причины возникновения трения. Сила трения покоя, скольжения и качения. Применение смазки и подшипников.
презентация , добавлен 12.11.2013
Трение как процесс взаимодействия твердых тел при относительном движении либо при движении твердого тела в газообразной или жидкой среде. Виды трения, расчет трения покоя, скольжения и качения. Расчет коэффициентов трения для различных пар поверхностей.
практическая работа , добавлен 10.05.2010
Трения возникает при непосредственном соприкосновении тел, препятствуя их относительному движению, и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения.
Силы трения имеют электромагнитную природу, как и силы упругости. Трение между поверхностями двух твердых тел называют сухим трением. Трение между твердым телом и жидкой или газообразной средой называют вязким трением.
Различают трение покоя , трение скольжения и трения качения .
Трение покоя - возникает не только при скольжении одной поверхности по другой, но и при попытках вызвать это скольжение. Трение покоя удерживает от соскальзывания находящиеся на движущейся ленте транспортера грузы, удерживает вбитые в доску гвозди и т. д.
Силой трения покоя называют силу, препятствующую возникновению движения одного тела относительно другого, всегда направленную против силы, приложенной извне параллельно поверхности соприкосновения, стремящейся сдвинуть предмет с места.
Чем больше сила, стремящаяся сдвинуть тело с места, тем больше сила трения покоя. Однако, для любых двух соприкасающихся тел она имеет некоторое максимальное значение (F тр.п.) max , больше которого она быть не может, и которая не зависит от площади соприкосновения поверхностей:
(F тр.п.) max = μ п N,
где μ п - коэффициент трения покоя, N - сила реакции опоры.
Максимальная сила трения покоя зависит от материалов тел и от качества обработки соприкасающихся поверхностей.
Трение скольжения . приложим к телу силу, превышающую максимальную силу трения покоя - тело сдвинется с места и начнет двигаться. Трение покоя сменится трением скольжения.
Сила трения скольжения также пропорциональна силе нормального давления и силе реакции опоры:
F тр = μN.
Трение качения . Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу, катится, то трение, возникающее в месте их контакта, называют трением качения. Когда колесо катится по полотну дороги, оно все время вдавливается в него, поэтому перед ним постоянно оказывается бугорок, которых необходимо преодолеть. Этим и обусловлено трение качения. Трение качения тем меньше, чем тверже дорога.
Сила трения качения также пропорциональна силе реакции опоры:
F тр.кач = μ кач N,
где μ кач - коэффициент трения качения.
Поскольку μ кач << μ , при одинаковых нагрузках сила трения качения намного меньше силы трения скольжения.
Причинами возникновения силы трения являются шероховатость поверхностей соприкасающихся тел и межмолекулярное притяжение в местах контакта трущихся тел. В первом случае поверхности, кажущиеся гладкими, на самом деле имеют микроскопические неровности, которые при скольжении зацепляются друг за друга и мешают движению. Во втором случае притяжение проявляется даже при хорошо отполированных поверхностях.
На движущееся в жидкости или газе твердое тело действует сила сопротивления среды , направленная против скорости тела относительно среды и тормозящая движение.
Сила сопротивления среды появляется только во время движения тела в этой среде. Здесь нет ничего подобного силе трения покоя. Наоборот, предметы в воде сдвигать намного легче, чем на твердой поверхности.
1. Цель работы
Изучение явления сухого трения и экспериментальное определение коэффициентов трения покоя, трения скольжения и трения качения.
2. Содержание работы
Силы трения возникают между соприкасающимися телами или их частями как при относительном движении, так и при относительном покое. Трение называется внешним , если оно действует между различными соприкасающимися телами, не образующими единого тела (например, трение между бруском и наклонной плоскостью, на которой он лежит или с которой он соскальзывает). Если же трение проявляется между различными слоями жидкости или газа, скорости которых непрерывно меняются от слоя к слою, то трение называется внутренним . Силы трения направлены по касательной к трущимся поверхностями (или слоям), причём так, что они противодействуют перемещению этих поверхностей (слоёв).
Трение между поверхностями двух соприкасающихся твёрдых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки (смазки) называется сухим . Если соприкасающиеся тела движутся друг относительно друга, то различают трение скольжения и трение качения . Сухое трение возникает не только при скольжении одного тела по поверхности другого, но и при всякой попытке вызвать такое скольжение. В последнем случае трение называется трением покоя .
Трение между поверхностями твёрдого тела и окружающей его жидкой или газообразной средой, в которой оно движется, а также трение между частями такой среды, называется жидким или вязким .
Механизм возникновения трения покоя заключается в следующем: поверхность даже хорошо отполированного твёрдого тела имеет микровыступы, трещины, впадины. Заполнение этих выступов будет препятствовать относительному перемещению соприкасающихся тел.
На ряде участков расстояние между соприкасающимися телами может оказаться порядка радиуса действия молекулярных сил. Это приводит к слипанию тел на данных участках, что также препятствует их относительному перемещению.
Внедрению микровыступов и частичному слипанию поверхностей способствует сила нормального давления , прижимающая твёрдые тела друг к другу. Этой силой может служить сила тяжести или ее нормальная составляющая, а также любая другая сила, перпендикулярная поверхности соприкасающихся тел.
Когда на одно тело вдоль поверхности его соприкосновения с другим никакая сила не действует, то сила трения покоя равна нулю. По мере возрастания величины внешней силы будет возрастать и противоположно направленная ей сила трения покоя, так что сумма этих сил будет оставаться равной нулю, и тело не придёт в движение. Тело будет оставаться в покое до тех пор, пока прилагаемая к нему внешняя сила не превзойдёт по величине максимальной силы трения покоя. Внешняя сила, меньшая максимальной силы трения покоя, вызывает в основном упругие деформации микровыступов и областей, где действуют силы молекулярного сцепления.
Зависимость силы трения от величины внешней силы представлена на рис. 1. Участок I соответствует трению покоя. На участке II тело приходит в движение, и сила трения покоя переходит в силу трения скольжения.
Величина максимальной силы трения покоя Fтр не зависит от величины площади поверхности, вдоль которой тела соприкасаются, и пропорциональна силе N нормального давления, численно равной силе реакции опоры.
Fтр = μN . (1)
Безразмерный коэффициент пропорциональности μ называется коэффициентом трения покоя , он зависит от материала поверхностей, их микрогеометрического профиля и других факторов. Выражение (1) называется законом Амонтона .
Если сила, действующая на тело вдоль поверхности его соприкосновения с другим телом, больше предельного значения силы трения покоя, то тело приобретает ускорение и сила трения покоя переходит в силу трения скольжения . Сила трения скольжения зависит как от природы и состояния трущихся поверхностей, так и от относительной скорости тел. Вначале с возрастанием относительной скорости величина силы трения несколько уменьшается, а затем начинает расти. В случае, когда состояние поверхностей не изменяется (за счёт сглаживания поверхностей, нагрева и т.д.), сила трения скольжения оказывается практически не зависящей от скорости и равной максимальной силе трения покоя.
Трение скольжения возникает в результате пластических деформаций микровыступов и их частичного разрушения. Взаимное проскальзывание тел приводит к уменьшению зацеплений микровыступов и уменьшению прилипания поверхностей, в результате чего коэффициент трения скольжения меньше коэффициента трения покоя .
Поскольку сила трения скольжения направлена в сторону, противоположную скорости тела, то работа силы трения всегда отрицательна . Движение при наличии силы трения сопровождается диссипацией механической энергии, т.е. переходом её во внутреннюю энергию трущихся тел.
Если цилиндрическое (или шарообразное) тело катится по плоской или изогнутой поверхности, то между ними возникает сила трения качения . Возникновение этой силы возможно только в случае неупругих деформаций катящегося тела и поверхности (рис. 2,a).
HTML-версии работы пока нет.
Подобные документы
Силы, возникающие между соприкасающимися телами при их относительном движении. Определение величины и направления силы трения скольжения, закон Амонтона-Кулона. Виды трения в механизмах и машинах. Сцепление с поверхностью как обеспечение перемещения.
презентация , добавлен 16.12.2014
Характеристика приближенных методов определения коэффициента трения скольжения, особенности его расчета для различных материалов. Значение и расчет силы трения по закону Кулона. Устройство и принцип действия установки для определения коэффициента трения.
лабораторная работа , добавлен 12.01.2010
История возникновения силы трения - процесса взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Возникновение сил трения скольжения и покоя на стыке соприкасающихся тел, способы уменьшения.
реферат , добавлен 30.07.2015
Причина возникновения силы трения и ее примеры: движение оси колеса, шарик, катящийся по горизонтальному полу. Формулы расчета силы трения в физике. Роль силы трения в жизнедеятельности на Земле: осуществление ходьбы, вращение ведущих колес экипажа.
презентация , добавлен 16.01.2011
Гравитационные, электромагнитные и ядерные силы. Взаимодействие элементарных частиц. Понятие силы тяжести и тяготения. Определение силы упругости и основные виды деформации. Особенности сил трения и силы покоя. Проявления трения в природе и в технике.
презентация , добавлен 24.01.2012
Сила трения как сила, возникающая при соприкосновении тел, направленная вдоль границы соприкосновения и препятствующая относительному движению тел. Причины возникновения трения. Сила трения покоя, скольжения и качения. Применение смазки и подшипников.
презентация , добавлен 12.11.2013
Трение как процесс взаимодействия твердых тел при относительном движении либо при движении твердого тела в газообразной или жидкой среде. Виды трения, расчет трения покоя, скольжения и качения. Расчет коэффициентов трения для различных пар поверхностей.
практическая работа , добавлен 10.05.2010
Трения в макро- и наномире. Принципиальное отличие сил трения от сил адгезии. Движение твердого тела в жидкой среде. Основные типы галактик: эллиптические, спиральные и неправильные. Пространственная структура Вселенной. Принцип относительности Галилея.
презентация , добавлен 29.09.2013
Сила трения как сила, возникающая при соприкосновении тел, направленная вдоль границы соприкосновения и препятствующая относительному движению тел. Причины возникновения трения. Роль силы трения в быту, в технике и в природе. Вредное и полезное трение.
презентация , добавлен 09.02.2014
Определение поступательного движения. Действие и противодействие. Направление действия силы. Сила трения покоя и сила сухого трения. Силы взаимного притяжения. История о том, как "Лебедь, Рак и Щука везти с поклажей воз взялись" с точки зрения физики.
