Najdeme sílu tření. Vzorec pro sílu tření

Tření je fenomén, kterým čelíme v každodenním životě po celou dobu. Určete, zda je tření škodlivé nebo užitečné, je nemožné. Dokonce i krok na kluzkém ledu je těžká práce, na drsném povrchu asfaltu je procházka příjemná. Části vozidel bez maziva se opotřebovávají mnohem rychleji.

Studium tření, znalost základních vlastností umožňuje člověku používat.

Síla tření ve fyzice

Síla vyplývající z pohybu nebo pokusu o přesunutí jednoho těla na povrch druhého, směřující proti směru pohybu aplikovaného na pohyblivé tělesa, se nazývá třecí síla. Modul třecí síly, jehož vzorec závisí na mnoha parametrech, se mění v závislosti na druhu odporu.

Jsou rozlišeny následující typy tření:

• odpočinek;

• sklouznutí;

• válcování.

Jakýkoli pokus o přesun těžkého předmětu (skříň, kámen) vede ke stresu síly člověka. Současně se daný předmět neustále uvede do pohybu. Ztěžuje toto tření odpočinek.

Stav odpočinku

Odhadováno force formula Tření odpočinku neumožňuje dostatečně přesné určení. Na základě třetího Newtonův zákon velikost zádržné síly závisí na použité síle.

S rostoucí silou se také zvyšuje třecí síla.

0 < F_{trojitý poplach} < F_max

Tření odpočinku neumožňuje, aby se hřebíky, pronikající do stromu, zhroutily, tlačítka sešity se závity pevně držely na svém místě. Je zajímavé, že je to odpor odpočinku, který umožňuje chodit. A je zaměřena v průběhu pohybu osoby, která je v rozporu s celkovým stavem věcí.

Slip phenomenon

S nárůstem vnější síly, která pohání tělo, až po hodnotu největší třecí síly odpočinku, vstoupí do pohybu. Posuvná třecí síla je zvažována v procesu klouzání jednoho tělesa přes povrch druhého. Jeho hodnota závisí na vlastnostech interakčních ploch a síle vertikálního působení na povrch.

Vzorec pro výpočet třecí síly Slip: F ​​= mu-P, kde mu - koeficient proporcionality (kluzné tření), P - síla vertikálního (normálního) tlaku.

Jednou z hnacích sil je posuvná třecí síla, jejíž vzorec se zaznamenává pomocí reakční síly nosiče. Kvůli splnění Newtonova třetího zákona jsou síly normálního tlaku a reakce podpěry stejné velikosti a opačné ve směru: P = N.

Před zjištěním třecí síly, jejíž vzorec získá jinou formu (F = mu-N), určete sílu reakce.

Koeficient odporu při posuvování se experimentálně zavádí pro dva třecí plochy, závisí na kvalitě jejich zpracování a materiálu.

Tabulka. Hodnota koeficientu odporu pro různé povrchy

Největší třecí síla odpočinku, jejíž vzorec byl napsán výše, lze definovat stejným způsobem jako posuvná třecí síla.

Toto je důležité při řešení problémů určování síly pohybujícího se odporu. Například kniha, která je poháněna rukama, tlačená shora, sklouzne pod působením odporu k odpočinku mezi ruku a knihu. Rozsah odporu závisí na hodnotě síly vertikálního tlaku na knihu.

Rolling phenomenon

Přechod našich předchůdců z vozidel na vozy na vozy je považován za revoluční. Vynález tohoto kola je největším vynálezem lidstva. Válcované tření, ke kterému dochází, když se kolo pohybuje podél povrchu, je mnohem horší než odpor proti posuvu.

Vznik třecích sil je spojen se síly normálního tlaku kola na povrchu, má povahu, která ji odlišuje od posuvu. Kvůli mírné deformaci kola se vyskytují různé tlakové síly ve středu vytvořené oblasti a podél jejích okrajů. Tento rozdíl v sílách určuje vzhled odporu při válcování.

Výpočtová rovnice pro sílu válečkového tření se obvykle přijímá stejným způsobem jako kluzný proces. Rozdíl je vidět výhradně v hodnotách koeficientu odporu.

Povaha odporu

Při změně drsnosti povrchů se změní i hodnota třecí síly. Při velkém zvětšení jsou dvě přilehlé plochy podobná nepravidelnosti s ostrými vrcholy. Při překrytí se vyčnívající části těla vzájemně dotýkají. Celková plocha styku je nevýznamná. Při pohybu nebo při pokusu o pohyb těla "vrcholy" vytvářejí odpor. Velikost třecí síly nezávisí na ploše kontaktních ploch.

Zdá se, že dva dokonale hladké povrchy by neměly mít žádný odpor vůbec. V praxi je třecí síla v tomto případě maximální. Tento rozpor je vysvětlen povahou původu sil. Jedná se o elektromagnetické síly působící mezi atomy interaktivních těles.

Mechanické procesy, které nejsou doprovázeny třením v přírodě, jsou nemožné, protože neexistuje možnost "odpojit" elektrickou interakci nabitých těles. Nezávislost odporových sil z vzájemného postavení těl umožňuje jejich volání bez potenciálu.

Je zajímavé, že třecí síla, jejíž složení se liší v závislosti na rychlosti interakčních těles, je úměrná čtverci odpovídající rychlosti. Taková síla se týká síly viskózního odporu v kapalině.

Pohyb v kapalině a plynu

Vytažení pevné látky v kapalině nebo plynu, kapalině v blízkosti pevného povrchu, je doprovázeno viskózní odolností. Jeho původ je spojen s interakcí vrstev tekutiny, přenášených pevným tělesem v průběhu pohybu. Různá rychlost vrstev je zdrojem viskózního tření. Zvláštností tohoto jevu je absence kapalného tření odpočinku. Bez ohledu na velikost vnějšího nárazu se tělo dostane do pohybu v kapalině.

V závislosti na rychlosti pohybu je síla odporu určena rychlostí pohybu, tvarem pohybujícího se tělesa a viskozitou kapaliny. Pohyb ve vodě a oleji stejného těla je doprovázen rozdílnou velikostí odporu.

Pro malé rychlosti: F = kv, kde k je koeficient proporcionality, v závislosti na lineárních rozměrech těla a vlastnostech média, v je rychlost těla.

Teplota kapaliny také ovlivňuje tření v ní. Při mrazivém počasí se vozidlo zahřeje tak, aby se olej zahřál (jeho viskozita klesá) a pomáhá omezit zničení dotykových částí motoru.

Zvyšte rychlost jízdy

Výrazné zvýšení rychlosti těla může způsobit vzestup turbulentních toků, zatímco odpor se prudce zvyšuje. Hodnota má: čtverec rychlosti pohybu, hustotu média a plochu povrchu těla. Vzorec pro třecí sílu má jinou podobu:

F = kv², kde k je koeficient proporcionality, v závislosti na tvaru těla a vlastnostech média, v je rychlost těla.

Je-li tělo zjednodušeno, může se turbulence snížit. Tvar těla delfínů a velryb je dokonalým příkladem zákonů přírody, které ovlivňují rychlost zvířat.

Energetický přístup

Práce pohybujícího se těla je ohrožena odolností životního prostředí. Při použití zákona o zachování energie se říká, že změna mechanické energie se rovná práci třecích sil.

Síla práce je vypočtena podle vzorce: A = Fscosalpha-, kde F je síla, kterou se těleso pohybuje o vzdálenost s, alfa- je úhel mezi směry síly a posunutí.

Je zřejmé, že odporová síla je opačná vůči posunu těla, odkud cosalpha- = -1. Práce třecí síly, jejíž vzorec má tvar A_tr = - Fs, hodnota je záporná. V tomto případě, mechanická energie (deformace, vytápění).