Pronašli smo silu trenja. Formula za silu trenja

Trenje je fenomen kojim se svakodnevno suočavamo u svakodnevnom životu. Odredite je li trenje štetno ili korisno, nemoguće. Čak i korak na skliznome ledu je težak posao, a na gruboj površini asfalta šetnja pruža užitak. Dijelovi vozila bez maziva troše mnogo brže.

Proučavanje trenja, poznavanje njegovih osnovnih svojstava, dopušta osobi da ga koristi.

Sila trenja u fizici

Sila koja proizlazi iz kretanja ili pokušaja premještanja jednog tijela preko površine drugog, usmjerenog prema smjeru kretanja, primijenjenom na pokretna tijela, naziva se sila trenja. Modul sile trenja, čija formula ovisi o mnogim parametrima, varira ovisno o vrsti otpora.

Razlikuju se sljedeće vrste trenja:

• odmor;

• skliznuti;

• valjanje.

Svaki pokušaj premještanja teškog objekta (ormar, kamen) vodi do stresa snage čovjeka. Istodobno, subjekt nije uvijek pokrenut. sprječava ovo trenje Ostatak.

Stanje odmora

procijenjen formula sile Trenje odmora ne dopušta dovoljno točno odrediti. Na temelju trećeg Newtonov zakon veličina silom za odmaranje ovisi o primijenjenoj sili.

S povećanjem sile, također se povećava sila trenja.

0 < F_{trostruki alarm} < F_maksimum

Trenje odmora ne dopušta da nokti pogonjeni u stablo ispadnu, gumbi šavani s nitima čvrsto se drže na mjestu. Zanimljivo je da je to otpor odmora koji omogućuje da hodaju. I upućuje se na kretanje osobe koja je u suprotnosti s općim stanjem stvari.

Slip fenomen

Uz povećanje vanjske sile koja pokreće tijelo, sve do vrijednosti najveće sile trenja odmora, dolazi do pokretanja. Klizna sila trenja se razmatra u procesu klizanja jednog tijela preko površine druge. Njegova vrijednost ovisi o svojstvima interaktivnih površina i o sili okomitog djelovanja na površini.

Formula izračuna sile trenja Slip: F ​​= mu-P, gdje mu - koeficijent proporcionalnosti (klizna trenja), P - sila okomitog (normalnog) tlaka.

Jedna od pokretačkih sila je klizna sila trenja, formulacija koja se bilježi pomoću reakcijske sile potpore. Zbog ispunjenja Newtonovog trećeg zakona, sile normalnog tlaka i reakcije potpore su jednake veličine i suprotne u smjeru: P = N.

Prije pronalaženja sile trenja, čija formula dobiva drugačiji oblik (F = mu-N), određuje snagu reakcije.

Koeficijent otpora u klizanju uveden je eksperimentalno za dvije površine trenja, ovisi o kvaliteti prerade i materijala.

Tablica. Vrijednost koeficijenta otpora na različitim površinama

Najveća sila trenja odmora, čija formula je gore napisana, može se definirati na isti način kao i klizna sila trenja.

To postaje važno u rješavanju problema određivanja sile pokretnog otpora. Na primjer, knjiga koju pokreće ruka, pritisnuta odozgo, klizi se pod djelovanjem otpora na počinak, koja se pojavila između ruke i knjige. Veličina otpora ovisi o vrijednosti sile okomitog pritiska na knjigu.

Rolling fenomen

Prijelaz naših predaka s vozačeva kola do kočija se smatra revolucionarnom. Izum kotača najveći je izum čovječanstva. Rolling trenje, što se događa kada se kotač kreće duž površine, mnogo je manji od veličine otpornosti na klizanje.

Pojava sila trenja povezana je sa silama normalnog tlaka kotača na površini, ima prirodu koja ga razlikuje od klizanja. Zbog malog deformiranja kotača, različite su sile pritiska na sredini formiranog područja i duž njegovih rubova. Ova razlika u sili određuje pojavu otpora tijekom valjanja.

Kalkulirajuća formula za silu trenja valjanja obično se uzima na isti način kao i klizni postupak. Razlika se vidi isključivo u vrijednostima koeficijenta otpora.

Priroda otpora

Kada se hrapav površine trljanja mijenja, vrijednost sile trenja također se mijenja. S velikim uvećanjem, dvije susjedne površine izgledaju kao nepravilnosti s oštrim vrhovima. Kada se dodirnu, ispruženi dijelovi tijela dodiruju jedni druge. Ukupna površina kontakta je beznačajna. Prilikom pomicanja ili pokušaja pomicanja tijela "vrhovi" stvaraju otpor. Veličina sile trenja ne ovisi o području kontaktnih površina.

Čini se da dvije savršeno glatke površine uopće ne bi imale nikakav otpor. U praksi, sila trenja u ovom slučaju je maksimalna. Ta se razlika objašnjava prirodom podrijetla sila. To su elektromagnetne sile koje djeluju između atoma tijela koje se međusobno miješaju.

Mehanički procesi koji nisu popraćeni trenjem u prirodi nemoguće je, jer nema mogućnosti "odspajanja" električne interakcije nabijenih tijela. Neovisnost sila otpora iz uzajamnog položaja tijela omogućuje im da ih zovu nepotencijalnim.

Zanimljivo je da sila trenja, čija formula varira ovisno o brzini interakcijskih tijela, proporcionalna je kvadratu odgovarajuće brzine. Za takvu silu silu viskozne otpornosti u tekućini zabrinjava.

Pokret u tekućini i plinu

Pomicanje krute tvari u tekućini ili plinu, tekućinom blizu čvrste površine, praćeno je viskoznim otporom. Njeno podrijetlo povezano je s međusobnim djelovanjem slojeva tekućine koja je vukla čvrsto tijelo u procesu gibanja. Različita brzina slojeva je izvor viskoznog trenja. Posebnost ovog fenomena je odsutnost tekućeg trenja odmora. Bez obzira na veličinu vanjskog udara, tijelo se kreće dok je u tekućini.

Ovisno o brzini kretanja, sila otpora određena je brzinom kretanja, oblikom pokretnog tijela i viskozitetom tekućine. Kretanje u vodi i ulju istog tijela popraćeno je različitim otporom magnitude.

Za male brzine: F = kv, gdje je k koeficijent proporcionalnosti, ovisno o linearnim dimenzijama tijela i svojstvima medija, v je brzina tijela.

Temperatura tekućine također utječe na trenje u njemu. U hladnom vremenu, automobil se zagrijava tako da se ulje zagrijava (njegova viskoznost smanjuje) i pomaže smanjiti uništavanje kontaktnih dijelova motora.

Povećajte brzinu vožnje

Značajno povećanje brzine tijela može uzrokovati pojavu turbulentnih protoka, dok se otpor naglo povećava. Vrijednost ima: trg brzine kretanja, gustoće medija i površine tijela. Formula za trenje ima drugačiji oblik:

F = kv², gdje je k koeficijent proporcionalnosti, ovisno o obliku tijela i svojstvima medija, v je brzina tijela.

Ako je tijelo uravnoteženo, turbulencija se može smanjiti. Oblik tijela dupina i kitova savršen je primjer zakona prirode koji utječu na brzinu životinja.

Energetski pristup

Rad pomicanja tijela ometa otpor okoline. Kada se koristi zakon o očuvanju energije, rečeno je da je promjena mehaničke energije jednaka radu sile trenja.

Rad sile izračunava se formulom: A = Fscosalfa-, gdje F je sila kojom se tijelo kreće za udaljenost s, alfa- je kut između smjera sile i pomaka.

Očito, sila otpora je suprotna od pomicanja tijela, od čega je cosalpha- = -1. Rad sile trenja, čija formula ima oblik A_tt = - Fs, vrijednost je negativna. U ovom slučaju, mehanička energija pretvara se u unutarnje (deformacija, grijanje).