Силы трения. Коэффициент трения

До сих пор мы не интересовались происхождением сил. Однако в механике рассматриваются силы различной природы: силы трения, упругости, тяготения.

Из опытаизвестно, что всякое тело, движущееся по горизонтальной поверхности, при отсутствии действия на него других сил, с течением времени замедляет свое движение, и в конце концов останавливается.

Это можно объяснить существованием силы трения, которая препятствует скольжению соприкасающихся тел.

Силы трения зависят от скорости скольжения. Силы трения могут быть разной природы, но в результате их действия механическая энергия движущегося тела всегда превращается во внутреннюю энергию соприкасающихся тел.

Различают внешнее (сухое) и внутреннее (жидкое или вязкое) трение.

Внешним трением называют трение, возникающее в плоскости касания двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении. Если соприкасающиеся тела неподвижны друг относительно друга, говорят о трении покоя. Если же происходит относительное перемещение этих тел, то говорят о трении скольжения, качения или верчения.

Внутренним трением называется трение между частями одного и того же тела, например между слоями жидкости или газа. В отличие от внешнего трения здесь отсутствует трение покоя (нет фиксации соприкасающихся частей).

Если трение происходит в слое смазки, говорят о гидродинамическом трении (толстый слой смазки) и граничном трении (толщина смазки 0,1 мкм и меньше).

Опытным путем установлено, что сила трения F_тр пропорциональна силе

давления N: , откуда ,

где k – коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностей.

Найдем значение коэффициента трения из условия равенства сил трения и скатывающей силы в момент начала движения тела по наклонной плоскости (при постепенном увеличении угла наклона).

F = F_тр

p∙sin α = kN = kp∙cos α, откуда

k = tg α.

Таким образом, коэффициент трения равен тангенсу угла, при котором начинается движение тела по наклонной плоскости.

Трение играет важную роль в природе и в нашей жизни. Благодаря трению движется транспорт, идет пешеход, удерживается забитый гвоздь, лежит книга на столе, и т.д.

В ряде случаев трение играет отрицательную роль – например трение в подшипниках. В этих случаях его стараются уменьшить, полируя поверхности, применяя смазки, и т.д. Однако совсем без трения в природе, в технике и в жизни не обойтись.