Какие существуют силы трения: Какие виды трения вы знаете

Виды сил трения

☰

Выделяют три вида сил трения: трение скольжения, трение качения и трение покоя.

Сила трения скольжения возникает, когда одно тело перемещается по поверхности другого. Чем больше вес тела, и чем больше коэффициент трения между данными поверхностями (коэффициент зависит от материала, из которого сделаны поверхности), тем больше сила трения скольжения.

Сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. При движении брусок, лежащий на своей большой по площади грани, будет иметь такую же силу трения скольжения, как если его положить на самую маленькую грань.

Основная причина возникновения силы трения скольжения — мельчайшие неровности поверхностей двух тел. Ими тела цепляются друг за друга при движении. Если бы не было силы трения скольжения, то тело, приведенное в движение кратковременным действием на него силы, продолжало бы двигаться равномерно. Однако, поскольку сила трения скольжения существует, и она направлена против движения тела, то тело постепенно останавливается.

Вторая причина возникновения силы трения скольжения — межмолекулярные взаимодействия на соприкасающихся поверхностях двух тел. Данное взаимодействие может возникнуть только на очень гладких, хорошо отполированных поверхностях. Молекулы разных тел оказываются очень близко друг к другу и притягиваются. Из-за этого движение тела тормозится.

Сила трения качения возникает, когда по поверхности одного тела, перекатывается другое, обычно круглой формы. Например, катятся колеса транспортных средств на дороге, перевернутая на бок бочка с пригорка, шарик по полу.

Сила трения качения намного меньше силы трения скольжения. Вспомните, большую сумку легче вести на колесиках, чем волоком тащить по земле. Причина кроется в разном способе контакта между движущимся телом и поверхностью. При качении колесо как бы вдавливает, подминает под себя поверхность, отталкивается от нее. Катящемуся колесу не приходится цеплять множество мелких неровностей поверхности, как при скольжении тел.

Чем тверже поверхность, тем меньше сила трения качения. Например, по песку ехать на велосипеде труднее, чем по асфальту, так как на песке приходится преодолевать большую силу трения качения. Это связано с тем, что отталкиваться от твердых поверхностей легче, они не сильно вдавливаются. Можно сказать, что сила, которая действует со стороны колеса на твердую поверхность, не расходуется на деформацию, а почти вся возвращается в виде силы нормальной реакции опоры.

Сила трения покоя окружает нас повсеместно. Все предметы, которые лежат на других телах, удерживаются силой трения покоя. Силы трения покоя даже хватает, чтобы удерживать предметы на наклоненных поверхностях. Например, человек может стоять на склоне холма, брусок неподвижно лежать на слегка наклоненной линейке. Кроме того, благодаря силе трения покоя возможны такие формы движения, как ходьба и езда. В этих случаях происходит «сцепление» с поверхностью за счет силы трения покоя, в результате появляется возможность отталкиваться от поверхности.

Причины силы трения покоя такие же, как у силы трения скольжения.

Сила трения покоя возникает, когда пытаются сдвинуть стоящее тело. Пока сила, пытающаяся двигать тело, меньше силы трения покоя, тело будет оставаться на месте. Как только эта сила превысит определенную максимальную силу трения покоя для данных двух тел, одно тело начнет двигаться относительно другого, и на него уже будет действовать сила трения скольжения или качения.

В большинстве случаев максимальная сила трения покоя немного превосходит силу трения скольжения. Так, чтобы начать двигать шкаф, надо сначала приложить чуть больше усилий, чем прикладывать их, когда шкаф уже двигается. Часто разницей между силами трения покоя и скольжения пренебрегают, считая их равными.

Какие бывают силы трения?

Добавлено: 30 января 2022 в 10:35

Содержание

Физика присутствует в нашей жизни постоянно. Весь мир живет по ее законам. Любое природное явление, взаимодействие с предметами, приготовление пищи, занятие спортом — везде можно найти физические процессы. Зная основы данного предмета, проще справляться с бытовыми трудностями. Порой, физика может спасти жизнь человека. Например, знания понятия распределения веса тела на поверхности, человек на тонкий лед не встанет, а ляжет.

Можно привести множество примеров, где можно встретить физические явление. Наиболее интересны законы сил трения. Она возникает везде, где соприкасаются два или более предмета. Данная сила препятствует или затрудняет передвижение предметов.

Чтобы понять достаточно сложную тему, необходимо заинтересоваться ей, проявить любопытство или же нанять репетитора по физике в Москве. Также, важно понимать, что знания причины силы трения просто необходимы, обязательны. Без них невозможно понять, как устроен этот прекрасный мир.

 

Как появляется сила трения и что это такое

Какие бывают силы трения?

Сначала выясним, что это за сила.

Трение — это взаимодействие между поверхностями тел, которые касаются друг с другом.

Сила трения — это размер данного взаимодействия. Эта величина может быть различна как по модулю, так и направлению.

В физике присутствует несколько разновидностей сил. Трение, как и любая другая определяется Ньютонами (Н). Записывается сила буквой «ЭФ» Fтр.

Сопротивление движению возникает из-за того, что частицы, из которых состоят тела, которые соприкасаются друг с другом, имеют рельефную (на молекулярном уровне) поверхность. И при близком контактировании этих молекул, они сцепляются между собой.

Силу трения имеют обе плоскости. И они направлены в разные стороны, по отношению друг к другу. Поэтому тела не могут свободно перемещаться относительно друг друга.

Размер силы определяет структура поверхности и то, на сколько сильно они приближены друг к другу. Но даже если два тела имею гладкую поверхность и расположены горизонтально, и одно тело толкнуть (приложить силу), чтобы оно стало скользить по другому. В конечном итоге тело остановится. Это происходит потому, что идеально (абсолютно) гладких тел не бывает. В физике используется понятие абсолютно гладкое тело в тех случаях, когда необходимо решить задачу без учета трения.

Почему появляется сила трения?

• Неоднородность поверхностей тел.
• Электромагнитная составляющая предметов. Такие силы присутствуют между предметами.

 

Для чего существует трение

Трение необходимо, чтобы тела могли быть в обездвиженном состоянии. Человек может стоять не падая благодаря силы трения. Иначе он бы просто поскользнулся. По аналогичным причинам, книги лежат на столе и не падают.

Машина может вовремя затормозить благодаря трению. В данном примере видно, как поверхность влияет на силу. Если гололед, то есть дорога будет гладкой, автомобилю сложнее затормозить. Это происходит, так как сцепление молекул льда и колес авто будет меньше, то есть, сила трения меньше и транспорт едет дальше.

Какие существуют разновидности сил трения

Какие бывают силы трения?

В физике отмечено сухое и вязкое трение. Выделяют три типа тел: твердое, жидкости, газы. Сухое трение встречаются между предметами твердыми.

 

Сухое трение бывает:

— покой;

— скольжение;

— качели.

 

Покой

Данная сила образуется между телами, которые не передвигаются. Тумбочка стоит на полу. Пока тумбочку не трогаем, и нет сопротивления с ее стороны. Как только, ее начинают двигать, возникает эффект трения.

Она образуется из-за того, что молекулы сцепляются, препятствуют движению.

Трение покоя всегда стремится обратно усилию, которое к ней приложено. Если усилие незначительно, тумбочка будет оставаться на месте. Сила трения будет равна по модулю, но ее вектор смотрит обратно силы тяги (в данном случае тяга — это усилие).

Здесь будет верным равенство: Fтяги = F тр.покоя

 

Сила трения скольжения

Тумбочка сдвинется только в том случае, когда сама тяга будет больше трения. В этом случае, когда холодильник начал движение, начинает действовать данная сила.

Когда наблюдается скольжение, можно отметить: Fтяги > F тр.покоя

Сила трения покоя предмета, на которое нет постороннего действия будет ноль. При прикладывании к предмету Тяги, единица покоя будет расти до какого-то максимума (он наступит при перемещении предмета). Дальше можно наблюдать силу скольжения. Предельный размер силы трения покоя зависит от характера поверхностей предметов.

Вектор трения направлен в другую сторону от тяги. Но по модулю при равномерном скольжении: Fтр. = Fтяги.

 

Какие бывают силы трения?

 

Расчет трения

Силу трения можно вычислить по формуле: F тр. = μ * N (Н)

μ (мю) — коэффициент силы трения. Он различен для разных поверхностей, находится в пределах до 1. Вычислен экспериментально. При решении задач, значение μ можно найти в специальной таблице.

N — сила реакции опоры. Она равна по числу и устремлена в другую сторону от силы тяжести.

Сила трения качения

Она возникает при перекатывании одного тела относительно другого. На любой, перемещающийся предмет на колесиках, будет действовать сила трения качения.

---

Занимайтесь на курсах ЕГЭ и ОГЭ в паре TwoStu и получите максимум баллов на экзамене:

Владислав Барышников

Эксперт по подготовке к ЕГЭ, ОГЭ и ВПР

Задать вопрос

Закончил Московский физико-технический институт (Физтех) по специальности прикладная физика и математика. Магистр физико-математических наук. Преподавательский стаж более 13 лет. Соучредитель курсов ЕГЭ и ОГЭ в паре TwoStu.

Читайте также:

Трение | Определение, типы и формула

силы трения

См. все СМИ

Связанные темы:

коэффициент трения статическое трение внутреннее трение кинетическое трение трение качения

Просмотреть все связанные материалы →

трение , сила, препятствующая скольжению или качению одного твердого объекта по другому. Силы трения, такие как тяга, необходимая для ходьбы без скольжения, могут быть полезными, но они также в значительной мере препятствуют движению. Около 20% мощности двигателя автомобилей расходуется на преодоление сил трения в движущихся частях.

Основной причиной трения между металлами, по-видимому, являются силы притяжения, известные как адгезия, между контактными областями поверхностей, которые всегда микроскопически неравномерны. Трение возникает из-за сдвига этих «сварных» соединений и из-за действия неровностей более твердой поверхности, вспахивающих более мягкую поверхность.

Викторина «Британника»

Викторина «Все о физике»

Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какова единица измерения циклов в секунду? Проверьте свою физику с помощью этого теста.

Два простых экспериментальных факта характеризуют трение скользящих тел. Во-первых, величина трения почти не зависит от площади контакта. Если кирпич тянут по столу, сила трения одинакова независимо от того, лежит ли кирпич горизонтально или стоит на торце. Во-вторых, трение пропорционально нагрузке или весу, который прижимает поверхности друг к другу. Если тянуть по столу стопку из трех кирпичей, трение в три раза больше, чем если тянуть один кирпич. Таким образом, коэффициент трения

F для загрузки L постоянна. Это постоянное отношение называется коэффициентом трения и обычно обозначается греческой буквой мю ( μ ). Математически μ = F / L. Поскольку и трение, и нагрузка измеряются в единицах силы (например, в фунтах или ньютонах), коэффициент трения безразмерен. Значение коэффициента трения для случая, когда один или несколько кирпичей скользят по чистому деревянному столу, составляет около 0,5, что означает, что сила, равная половине веса кирпичей, требуется только для преодоления трения при перемещении кирпичей с постоянной скоростью. Сама сила трения направлена ​​против движения тела. Поскольку описанное выше трение возникает между поверхностями, находящимися в относительном движении, оно называется кинетическим трением.

Статическое трение, напротив, действует между покоящимися поверхностями относительно друг друга. Величина статического трения варьируется от нуля до наименьшей силы, необходимой для начала движения. Эта наименьшая сила, необходимая для начала движения или для преодоления статического трения, всегда больше, чем сила, необходимая для продолжения движения или для преодоления кинетического трения.

Трение качения возникает, когда колесо, шарик или цилиндр свободно катятся по поверхности, как в шариковых и роликовых подшипниках. Основным источником трения при прокатке является рассеяние энергии, связанной с деформацией объектов. Если твердый мяч катится по ровной поверхности, он несколько сплющивается, а ровная поверхность в местах соприкосновения имеет несколько углублений. Упругая деформация или сжатие, возникающие в передней части контактной области, являются препятствием для движения, которое не полностью компенсируется, поскольку вещества возвращаются к нормальной форме в задней части.

Внутренние потери в этих двух веществах аналогичны потерям, которые удерживают мяч от отскока обратно на уровень, с которого он был брошен. Коэффициенты трения скольжения обычно в 100-1000 раз выше, чем коэффициенты трения качения для соответствующих материалов. Это преимущество было реализовано исторически с переходом от саней к колесу. ( См. механика.)

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена ​​Адамом Зейданом.

Сила трения – определение, типы и проблемы

Сила трения

Силу трения можно определить как силу, противодействующую движению, когда поверхность тела соприкасается с поверхностью другого тела. Сила трения уменьшает механическое преимущество машины или уменьшает отношение выхода к входу. Около четверти своей энергии автомобиль использует для ограничения силы трения, но трение в шинах позволяет автомобилю оставаться на дороге, а трение в сцеплении дает нам возможность управлять автомобилем.

От спичек до машин и молекулярных структур каждого простого и сложного объекта трение является одним из самых важных процессов в физическом мире. В этой статье будет подробно рассмотрена сила трения и ее виды.

Что такое сила трения?

Что такое сила трения? Сила, создаваемая двумя поверхностями двух тел, когда они соприкасаются и скользят друг относительно друга, называется силой трения. Факторы, влияющие на силу трения, включают:

• Сила трения в значительной степени зависит от текстуры поверхности и величины силы, которая приводит их в движение вместе.
• Сила трения зависит от положения и угла объекта.
• Если мы поместим предмет плашмя на другой предмет, то сила трения будет равна массе предмета.
• Если мы прижимаем предмет к поверхности другого предмета, то увеличивается сила трения, которая становится больше, чем вес предмета.

Расчет силы трения

Что такое расчет силы трения? Максимальную силу трения, действующую на объект со стороны поверхности, можно легко рассчитать по следующей формуле:

Ffrict = µ • Fnorm

Ниже приведены систематические шаги, которым вы можете следовать при расчетах, основанных на силе трения:

Определение нормальной силы

Нормальная сила, действующая на тело, находящееся в контакте с другим устойчивым телом, является поддерживающей силой, и в большинстве случаев ее можно просто описать следующей формулой силы трения:

N = мг

Где,

M — масса объекта

G — ускорение свободного падения

Если поверхность наклонена, сила силы уменьшается с увеличением наклона; поэтому формула силы трения принимает вид:

Н = мг cos(θ)

Где

Угол наклона поверхности равен θ

Сила нормального типа 2-килограммового деревянного бруска, сидящего на поверхности, равна рассчитывается простым расчетом как

Н = 2 кг × 9,8 Н/кг = 19,6 Н

Расчет силы трения

Формула силы трения: быть перемещены из состояния покоя. В этом случае мы рассматриваем коэффициент статического трения, который для дерева равен 0,5.

Нормальную силу можно рассчитать с учетом данных:

Н = 2 кг × 9,8 Н/кг = 19,6 Н

Поскольку теперь у нас есть значения коэффициента статического трения и нормальной силы, силу трения можно рассчитать как следует:

F = 0,5 × 19,6 Н = 9,8 Н

Различаются ли силы трения?

Существуют различные типы сил трения, такие как кинетическая сила трения, статическая сила трения, сила трения скольжения и сила трения качения. Сила трения, возникающая между газами и жидкостями, называется жидкостным трением. Ниже приводится широкая классификация силы трения:

• Статическое трение
• Сухое трение
• Трение качения
• Кинетическое трение
• Сухое трение
• Жидкостное трение

Сухое трение

Реакция между двумя твердыми телами описывается сухим трением. Когда два твердых тела находятся в движении, их трение описывается как кинетическое трение. Когда они не находятся в движении, это можно описать как статическое трение. И кинетическая, и статическая силы трения пропорциональны нормальной силе между двумя твердыми телами.

Различные коэффициенты трения моделируют взаимодействие различных веществ. Это означает, что одни вещества более сопротивляются движению по сравнению с другими, когда величина нормальной силы между ними одинакова. Значения каждого из них могут быть определены экспериментально.

Трение качения

Трение качения возникает, когда шарик, колесо или цилиндр свободно катятся по поверхности, как в случае качения шарика и подшипника. Распределение энергии, связанной с скручиванием тел, является основной причиной трения при качении. Если мы катим твердый мяч по ровной поверхности, поверхность имеет углубления в точках соприкосновения, а мяч несколько уплотняется.

Сжатие или упругий изгиб, возникающий в основной точке контакта, является препятствием движению, которое не полностью компенсируется, поскольку вещества возвращаются к своей типичной форме на заднем участке. Внутренние потери в этих двух веществах аналогичны потерям, препятствующим отскоку мяча обратно на уровень его выброса. Коэффициенты трения скольжения обычно в 100-1000 раз выше, чем коэффициенты трения качения для соответствующих материалов.

Примеры трения качения

Трение качения — это тип динамического или кинетического трения, возникающего, когда один объект катится по другому. Например, когда круглый диск, кольцо, сфера или колесо катятся по поверхности, трение качения представляет собой силу, противодействующую их движению. Другими примерами трения качения являются:

• Баскетбольный мяч, катящийся по корту, через некоторое время останавливается.
• Шина или колеса скейтборда, катящиеся по дороге, также являются примерами трения качения.
• На движение транспортных средств влияют такие факторы, как размер, форма и вес. Предположим, что тяжело нагруженный двадцатиколесный грузовик будет иметь большее трение качения, чем автомобиль TATA Nano.
• Использование малярных валиков при покраске стен.

Жидкостное трение

Сила, препятствующая потоку жидкости, называется жидкостным трением. В этой ситуации сопротивление обеспечивается жидкостью между двумя поверхностями. Если сопротивление оказывают обе поверхности, ее называют высокоплотной и в целом можно назвать жирной. Примеры жидкостного трения включают:

• Смазка дверных петель обеспечивает плавное функционирование двери и предотвращает скрип при открывании и закрывании.
• Когда мяч падает в ведро с водой, вода выплескивается из ведра из-за плавучести жидкости.

Проблемы с силой трения

1. По замерзшему озеру тянется огромная ледяная глыба массой 300 кг. Между двумя ледяными поверхностями существует небольшая сила трения, равная µk = 0,05. Вычислите силу трения, действующую на ледяную глыбу.

Решение: Нормальная сила, действующая на объект, покоящийся на плоской поверхности, может быть определена по формуле N = mg. Это можно использовать для расчета силы трения следующим образом:

Ff = мкН

Ff = мкг

В приведенном выше уравнении, если мы подставим данные, мы получим:

Ff =0,05 × 300 кг × 9,8 м/ s2

147 кг-м/с2 или 147 Н.

Сила трения, действующая в противоположном направлении, когда мы тянем блок льда по озеру, равна 147 Н.

2. Мужчина толкает лодку на берег, чтобы набрать воды. Коэффициент трения между грязью и лодкой равен μ = 0,400. Вычислите величину силы трения, действующей на лодку, если масса лодки равна 40 кг.

Решение: Нормальная сила, действующая на объект на плоской поверхности, равна N = мг.

Эту информацию можно использовать для расчета силы трения следующим образом:

F = мкН F = мкмг

Если подставить данные в формулу, то получится

F = (0,400)(40,0 кг)(9,80 м/с2)

F = 156,8 Н

Следовательно, сила трения, действующая на лодку, равна 156,8 Н.

Заключение

Если вы прошли Внимательно изучите всю дискуссию, большинство ваших сомнений по поводу силы трения рассеялись, и вы, надеюсь, сможете решить множество проблем, основанных на этой теме. Продолжайте практиковать различные типы задач, связанных с темой, чтобы получить фундаментальное понимание ее концепций.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1.Что такое статическое трение?

Сила трения возникает, когда мы пытаемся привести неподвижное тело в движение по поверхности, не вызывая относительного движения по поверхности, и это тело называется силой трения покоя.

2. Является ли сила трения скалярной или векторной величиной?

Поскольку сила трения включает в себя как величину, так и направление, она является векторной величиной.

3.Как подобрать правильный коэффициент?

Выбранный коэффициент зависит от объекта и конкретной ситуации. Коэффициент трения покоя используется, если объект не движется по поверхности, а коэффициент трения скольжения используется, если рассматриваемый объект движется. На коэффициент также влияет тип используемых материалов. Например, коэффициент равен 0,6, если на кирпичной поверхности лежит брусок, а на бруске из чистого дерева — от 0,25 до 0,5.