Сила трения тема по физике 7 класса

Трение - это сила, которая удерживает объекты от отдаления от нас при малейшем прикосновении, как шайба на столе для аэрохоккея. В этой статье мы обсудим значение силы трения, коэффициент трения с соответствующим символом, формулу трения и некоторые примеры расчета трения.

Сила трения - определение и значение

Сила трения - это сила, которая противодействует скользящему движению одного объекта / поверхности по другому объекту / поверхности.

Если вы толкаете коробку горизонтально, сопротивление, которое вы чувствуете, борясь с вами, - это сила трения. Трение напрямую связано с весом объекта и шероховатостью взаимодействующих поверхностей. Трение всегда действует параллельно поверхности, в направлении, противоположном скольжению, как показано на рисунке ниже. Существует два типа трения: статическое и кинетическое.

Статическое трение - это сила, которая противодействует движению, когда объект не движется. Представьте, что вы пытаетесь толкнуть большую тяжелую коробку. Если вы нажмете совсем немного, он вообще не сдвинется - статическая сила трения удерживает его на месте. Вы должны увеличивать силу нажатия, пока он, наконец, не начнет двигаться. До этого момента статическое трение сопротивляется вашему толчку. Именно в тот момент, когда коробка начинает двигаться, статическое трение больше не действует, и вступает в силу кинетическое трение.

Кинетическое трение - это сила, которая противодействует движению, когда объект движется. Это сила, которая заставляет объекты замедляться - в противном случае они продолжали бы скользить вечно. Если вы думаете о том, чтобы толкать эту большую, тяжелую коробку, вы можете подумать о том, что заставить коробку начать движение сложнее, чем поддерживать ее движение. Это связано с тем, что статическое трение обычно больше, чем кинетическое трение.

Трение возникает в результате действия межатомных электрических сил

Трение - это тип контактной силы, и, как таковой, оно возникает в результате межатомных электрических сил. В микроскопическом масштабе поверхности объектов не являются гладкими; они состоят из крошечных пиков и щелей. Когда пики скользят и сталкиваются друг с другом, электронные облака вокруг атомов каждого объекта пытаются оттолкнуться друг от друга. Также могут существовать молекулярные связи, которые образуются между частями поверхностей для создания адгезии, которая также препятствует движению. Все эти электрические силы вместе составляют общую силу трения, которая противодействует скольжению.

Коэффициент символа трения

Различные типы поверхностей вносят разный вклад в силу трения. Подумайте о том, насколько сложнее толкать коробку по бетону, чем толкать ту же коробку по льду. Способ, которым мы учитываем эту разницу, - это коэффициент трения. Коэффициент трения - это безразмерное число, зависящее от шероховатости (а также других качеств) двух взаимодействующих поверхностей. Было проведено много экспериментов для определения коэффициента трения при взаимодействии общих поверхностей.

Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения и обозначается обычно латинской буквой k {\displaystyle k} или греческой буквой ? {\displaystyle \mu}. Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости.

Расчет силы трения

Сила трения высчитывается путем произведения реакции опоры N и коэффициента трения k. Формула силы трения будет иметь следующий вид:
F тр = k * N.
В некоторых формулах коэффициент трения k обозначается символом µ.
Написанные выше расчеты справедливы в самом простом случае, когда тело лежит на строго горизонтальной поверхности.
Если же движение происходит по наклонной плоскости, то расчеты силы трения несколько усложняются.

Каждая сила имеет единицы измерения Ньютонов,. Эта формула показывает, что величина силы трения зависит от коэффициента трения, как мы обсуждали выше, а также от величины нормальной силы. По мере увеличения коэффициента трения или нормальной силы сила трения увеличивается. Это интуитивно понятно - когда мы толкаем коробку, толкать труднее, когда поверхность более шероховатая и когда коробка тяжелее.

Уравнение статического трения

Значение "равно или меньше знака" в приведенном выше общем уравнении относится к статическому трению. Это потому, что если вы нажмете на коробку, а она не сдвинется с места, сила трения будет равна силе вашего толчка (потому что без ускорения сумма сил равна нулю). Поэтому, если вы нажмете на 5N сила, сила трения, сопротивляющаяся движению, будет равна 5N; если вы нажмете на 10N и он все еще не движется, сила трения будет равна 10N. Силой выступает F fs = ? s F n (? s – коэффициент статического трения, F n – нормальная сила).

Чтобы найти максимально возможную силу, которую вы можете приложить, не перемещая коробку, или просто заставить коробку начать движение, вы должны установить силу трения, равную коэффициенту трения, умноженному на нормальную силу.

Кинетическое уравнение трения

Поскольку объект уже движется для применения кинетического трения, кинетическое трение не может быть меньше, чем коэффициент трения, умноженный на нормальную силу.

Сила трения - основные выводы

Сила трения противодействует скольжению между объектом и поверхностью.
Трение действует параллельно поверхности в направлении, противоположном движению (или попытке движения).
Трение является результатом межатомных электрических сил. Электронные облака между шероховатыми участками поверхностей могут отталкиваться друг от друга, а сцепление может препятствовать движению поверхностей, но все это приводит к силе трения, которая препятствует движению.
Статическое трение препятствует скольжению, когда объекты не движутся, и может быть меньше, чем коэффициент статического трения, умноженный на нормальную силу.
Кинетическое трение противодействует скольжению при движении объектов и всегда равно коэффициенту кинетического трения, умноженному на нормальную силу.