Сила трения в природе и технике

Физика · 7 класс. Изучите схему, разберите примеры и проверьте себя.

Контактное трение

При соприкосновении поверхностей может возникать сила трения. Трение скольжения препятствует относительному скольжению в данном контакте. Для бруска, скользящего вправо по неподвижному столу, оно направлено влево. Однако правило «трение всегда против скорости всего тела» неверно: нужно сравнивать движения именно соприкасающихся поверхностей.

Трение покоя

Если небольшая горизонтальная тяга не сдвигает брусок, её может уравновешивать трение покоя. Его значение не всегда равно максимально возможному: до начала скольжения оно подстраивается под необходимое равновесие. Если брусок никто не тянет и нет тенденции скольжения, требуемое трение покоя может быть нулевым. При превышении возможного предела начинается скольжение.

Качение и подшипники

При перемещении груза скольжение часто заменяют качением: используют колёса, ролики и подшипники. В подходящих условиях сопротивление качению меньше сопротивления скольжению. При этом реальное колесо имеет сложный контакт: при качении без проскальзывания там может действовать трение покоя. Нельзя автоматически называть любую силу в таком контакте трением скольжения.

Полезное трение

Трение помогает ходить, держать предметы, приводить транспорт в движение и тормозить. При шаге опорная нога стремится сдвинуть поверхность назад, а земля действует на ногу силой трения вперёд. Движущаяся лента также может разгонять положенный на неё ящик: трение направлено по его движению относительно земли, но против относительного скольжения ящика по ленте.

Потери и способы уменьшения

В механизмах трение может вызывать нагревание и износ. Там, где это нужно по конструкции, применяют смазку, подшипники и подходящие материалы. В тормозах и контакте обуви с дорогой, наоборот, нужно достаточное сцепление. Гладкость сама по себе не гарантирует нулевого трения: результат зависит от материала и состояния поверхностей.

Опыт с динамометром

Брусок тянут горизонтально и равномерно по прямой. Если единственные горизонтальные силы — тяга и трение, их значения равны. При показании динамометра 3 Н сила трения также 3 Н. При разгоне это равенство уже нельзя принимать автоматически. Чтобы сравнить влияние смазки, сохраняют нагрузку, материал и прочие существенные условия, изменяя только изучаемый фактор.

Проверьте себя