Презентація з фізики на тему "Сили тертя між поверхнями твердих тіл, що стикаються" (10 клас). Теоретичне введення. Тертя виникає на поверхнях дотику двох твердих тіл. Залежність сили тертя від сили тяжіння

Тертя виникає на поверхнях дотику двох твердих тіл. Воно грає важливу роль і в техніці, і в повсякденному житті. Розрізняють три види зовнішнього тертя: тертя спокою, тертя ковзання, тертя кочення. На величину сил тертя та характер їхньої залежності від швидкості істотно впливають стан поверхонь, їх обробка, наявність забруднень тощо. Разом з тим, величина цих сил залежить від величини нормального тиску між поверхнями. Сила тертя між твердими тілами, що стикаються, має характерну рису: вона не звертається в нуль разом зі швидкістю. Сила тертя, яка існує між тілами, що стикаються, але не рухаються, носить назву тертя спокою. Величина та напрямок сили тертя спокою визначаються величиною та напрямком тієї зовнішньої сили, яка мала б викликати ковзання. Сила тертя спокою дорівнює за величиною і протилежна у напрямку зовнішньої сили, що викликала рух. Сила тертя спокою за величиною не може перевищувати певного певного значення, яке називають максимальною силою тертя спокою (або силою тертя спокою). Поки зовнішня сила вбирається у цього значення, ковзання немає (рис. 6.1). За максимальним значенням слідує крутий спад і залишається постійна сила тертя ковзання.

Тертя спокою та тертя ковзання не залежать від величини площі дотику твердих тіл. Для даних тіл сили тертя спокою та ковзання прямо пропорційні силі тиску N, яка одночасно стискає обидва тіла:

, , (6.1)

де і – коефіцієнти тертя спокою та ковзання. Величина здебільшого змінюється не більше від 0.2 до 0.7; - Від 0.2 до 0.5.

Тертя спокою грає у техніці істотну роль. Воно визначає найбільшу величину необхідної рушійної сили для провідних коліс автомобілів, а також для підошви пішоходів. У місці зіткнення із землею колесо, що котиться, і підошва ноги людини, що рухається, перебувають у спокої щодо землі. Тому тут діє тертя спокою. Тертя ковзання, навпаки, майже завжди заважає, тому в машинах і апаратах прагнуть по можливості виключити зовнішнє тертя між частинами, що труться. Його замінюють внутрішнім тертям тонких шарів рідини між взаємно рухомими частинами - це називається мастилом.

Лекція 4. Тертя твердих тіл

Тертя зовнішнє, механічний опір, що виникає в площині торкання двох дотичних тіл при їх відносному переміщенні. Сила опору F тр , спрямована протилежно щодо переміщення даного тіла, називається силою тертя, що діє це тіло. Тертя зовнішнє – диссипативний процес, що супроводжується виділенням тепла, електризацією тіл, їх руйнуванням тощо.

Розрізняють тертя зовнішнє ковзання і кочення. Тертя ковзання- сила, що виникає при поступальному переміщенні одного з контактуючих тіл щодо іншого і діюча на це тіло у напрямку протилежному напрямку ковзання.Тертя кочення - момент сил, що виникає при коченні одного з двох тіл, що контактують, щодо іншого, що перешкоджає коченню.

Характеристика тертя ковзання- коефіцієнт тертя ковзання f c - безрозмірна величина, що дорівнює відношенню сили тертя до нормального навантаження; характеристикою тертя кочення є коефіцієнт тертя кочення f k - величина, що має розмірність довжини, є відношенням моменту тертя кочення до нормального навантаження. Зовнішні умови (навантаження, швидкість, шорсткість, температура, мастило) впливають на величину Тертя зовнішнього не менше, ніж природа тіл, що труться, змінюючи його в кілька разів.

Механізм виникнення тертя пояснює молекулярно-механічна теорія тертя, у розробку якої зробили великий внесок російські вчені (Б.В. Дерягін, І.В. Крагельський та ін.) та зарубіжні (Боуден, Тейбор, Томлінсон та ін.). Відповідно до цієї теорії тертя має двоїсту молекулярномеханічну природу. Силу тертя F тр можна представити як суму молекулярної (адгезійної) F а та механічної (деформаційної) F σ складових:

Молекулярна складова обумовлена ​​опором розриву молекулярних чи межатомных зв'язків, що виникають між контактуючими тілами. Механізм цього процесу аналогічний руйнуванню кристалічних ґрат при зрушенні. Розсіювання роботи тертя в теплоту пов'язане з пружною деформацією кристалічних ґрат. Робота зовнішньої сили перетворюється на потенційну енергію решіток. Після

У першому випадку контактують незмазувані поверхні, покриті окисними плівками і найтоншими шарами молекул газів і води, адсорбованими з навколишнього середовища. В цьому випадку сила тертя складається з адгезійної та когезійної складових. Сухе і граничне тертя подібні до своєї

природі та мають загальні закономірності. Причиною служить та обставина, що при граничному терті мономолекулярні шари мастила міцно пов'язані з твердою поверхнею, мають твердоподібні властивості і служать продовженням твердої фази. Тому, як і при сухому терті, фактично має місце контакт двох твердих поверхонь. Відмінність проявляється у різних значеннях коефіцієнта тертя.

У другому випадку, крім перерахованих плівок, присутні молекули мастильних матеріалів у вигляді тонкого шару завтовшки кілька молекул, які міцно пов'язані з поверхнею. Характерним у разі є зниження як тієї, і інший складової.

У третьому випадку шар рідкого мастила повністю розділяє сполучені поверхні. Адгезійна складова зменшується до нуля.

Численні дослідження показали, що для металів деформаційна складова коефіцієнта тертя приблизно в 100 разів менша, ніж адгезійна. Тому коефіцієнт тертя у першому наближенні дорівнює адгезійної складової. Дещо інакше справа для пластмас і гум. В останньому випадку відмінність знижується більш ніж на порядок, і якщо гума ковзає по грубо обробленій поверхні, деформаційної складової нехтувати не слід.

мастила та багатьох інших факторів.

Рис. 4.2. Схема трибометра

Визначення сил та коефіцієнтів зовнішнього тертя. При пружних деформаціях у зонах торкання взаємодія твердих тіл може здійснюватися за ненасиченого і насиченого контакту.

При пружному ненасиченому контактівідстані між окремими зонами контактування досить великі, так що вплив зон один на одного можна знехтувати. Загальна сила тертя при ковзанні абсолютно жорсткого тіла, що має шорстку поверхню, відносно м'якого тіла, що володіє абсолютно рівною поверхнею, буде дорівнює

де F i - сила тертя, що виникає на одиничній довільній мікронерівності; n r – число мікронерівностей, що мають однакове використання.

Для визначення сили F i розглянемо процеси, що відбуваються у зоні контакту одиничної мікронерівності (рис. 4.3). Деформаційна складова сили тертя виникає внаслідок недосконалої пружності матеріалу шарів, що деформуються. Вона обумовлена ​​гістерезисними втратами. Відповідно до досліджень англійського вченого Д. Тейбора

деформаційна складова сили тертя дорівнює

де E - модуль пружності матеріалу, що деформується; μ - коефіцієнт Пуассон цього матеріалу; α гіст – коефіцієнт гістерезисних втрат матеріалу за умов складного напруженого стану.

Рис. 4.3. розподіл напруг при пружних деформаціях в зоні контакту кулі з плоскою поверхнею тіла, що деформується

Молекулярна складовасили тертя обумовлена ​​міжатомною та міжмолекулярною взаємодією і дорівнює

Тоді загальну силу тертя, що виникає при ковзанні довільної мікронерівності, можна виразити так

Сила тертя F тр обчислюється з виразу (4.4), в якому всі i параметри визначаються через відомі величини. Якщо визначити

нормальне навантаження P залежно від зближення, можна обчислити коефіцієнт тертя залежно від зближення f =

F тр/P. Розрахунки показують, що зі збільшенням зближення між поверхнями твердих тіл молекулярна складова

коефіцієнта тертя (що містить фрикційні параметри 0 і β) зменшується, а деформаційна зростає. Залежність коефіцієнта тертя від параметра h/R показано на рис. 4.4.

Рис. 4.4.Залежність коефіцієнта тертя від зближення

Експериментальні наслідки.Поведінка матеріалу під час тертя визначається глибиною поширення пластичної деформації всередину зразка. Зі зростанням нормального тиску на плямах фактичного контакту розвиваються спочатку пружні, а потім пластичні деформації. Деяка формозміна, пов'язана з повзучістю матеріалу, відбувається і після, за умов дії постійного навантаження. Остаточна рівновага встановлюється після того, як площа фактичного контакту виявляється достатньою для забезпечення необхідної несучої здатності. Таким чином, після приробітку поверхні встановлюється стаціонарний режим тертя, при якому зношування поверхні знаходиться в рівновазі зі зростанням нових деформованих шарів. На рис. 4.5 і 4.6 наведено залежності коефіцієнта тертя від тиску в режимі граничного мастила при ковзанні зразків зі сталі 36НХТЮ в загартованому і зістареному станах по загартованій сталі 45. Аустенітна сталь 36НХТЮ

структури та триботехнічних властивостей матеріалів у кожному конкретному випадку, стосовно того чи іншого вузла тертя.

Рис. 4.6. Залежність коефіцієнта тертя

(k) від тиску для сплаву 36НХТЮ загартованого від 9700 С (1) і зістареного після загартування при 7500 С протягом 1 години (2)

4.7. Залежність коефіцієнта тертя зразка із сталі 36НХТЮ (а) та міді (б) від швидкості ковзання та навантаження

На рис. 4.7 показані поверхні, утворені значеннями коефіцієнта тертя міді та сплаву 36НХТЮ, залежно від швидкості ковзання та навантаження. Коефіцієнт тертя міді змінюється по кривій з максимумом залежно від навантаження за всіх швидкостей. Для сплаву 36НХТЮ коефіцієнт тертя при малих швидкостях практично не залежить від прикладеного зусилля. Зростання навантаження при високих швидкостях призводить до падіння коефіцієнта тертя. Це свідчить про те, що внесок через тертя, обумовлений пластичним перебігом поверхневого шару, зменшується. Таке можливе при зменшенні

в'язкості матеріалу, пов'язане зі збільшенням збудження при терті. Очевидно, у своїй має значення процес фрагментації поверхневих шарів, що призводить до зростання рухливості складових структуру елементів.

Рис. 4.8. Залежність моменту сили тертя композиційного матеріалу TiC-NiCr (а) від навантаження в парі з різними сплавами (б - TiC-NiCr; в – 3В16К; г – композиція на основі бронзи КАМ)

Аналіз параметрів тертя (рис. 4.8) показує, що велику роль у процесі контактування двох матеріалів при їх відносному ковзанні грає тепло, що виділяється на поверхні та у приповерхневому шарі.

Дійсно, прикладом впливу контактної температури на процес тертя може бути поведінка композиційного матеріалу TiC-NiCr при терті в парі з матеріалами, серед яких були КМ TiC-NiCr, стелліт та композиція "твердий сплав - бронза", що відрізняються теплопровідністю. У даних випробуваннях, коли сполучення було у вигляді торцевого ущільнення, відведення тепла із зони тертя може здійснюватися в основному за рахунок теплопровідності матеріалів, що контактують. Оскільки теплопровідність КМ TiCNiCr та стелліту (3В16К) значно менша, ніж у композиції КАМ, розробленої для високонавантажених вузлів тертя, характер тертя має різнитися. Справді, із рис. 4.8 б видно, що тертя пари однакових КМ TiC-NiCr стає нестабільним вже після декількох хвилин роботи при навантаженні 1 т. Підвищення навантаження до 2 т супроводжується стрибками моменту тертя, що свідчить

Рис. 4.9. Схематичне зображення розподілу температури у поверхневому шарі у разі пластичної деформації при терті

Сила тертя. Види сил сухого тертя

Сили тертя з'являються при переміщенні дотичних тіл або їх частин один щодо одного. Тертя, що виникає при відносному переміщенні двох дотичних тіл, називається зовнішнім; тертя між частинами одного і того ж суцільного тіла (наприклад, рідини або газу) зветься внутрішнього тертя .

Силу тертя, що виникає під час руху твердого тіла щодо рідкого або газоподібного середовища, слід віднести до категорії сил внутрішнього тертя, Оскільки в цьому випадку шари середовища, безпосередньо стикаються з тілом, залучаються їм у рух з тією ж швидкістю, яку має тіло, і на рух тіла впливає тертя між цими зовнішніми по відношенню до них шарами середовища.

Визначення 1

Тертя між поверхнями двох твердих тіл за відсутності будь-якого прошарку, наприклад мастила між ними, називається сухим . Тертя між твердим тілом і рідким або газоподібним середовищем, а також між шарами такого середовища називається в'язким (або рідким). Щодо сухого тертя розрізняють тертя ковзання, тертя коченняі тертя спокою.

Сила тертя ковзання

Сила тертя ковзання виникає коли одне тіло переміщається по поверхні іншого. Чим більша вага тіла, і чим більший коефіцієнт тертя між даними поверхнями (коефіцієнт залежить від матеріалу, з якого зроблені поверхні), тим більша сила тертя ковзання.

Сила тертя ковзання не залежить від площі поверхонь, що стикаються. При русі брусок, що лежить на своїй великій площі грані, матиме таку ж силу тертя ковзання, як якщо його покласти на найменшу грань.

Причини виникнення сили тертя ковзання:

Найдрібніші нерівності поверхонь двох тіл - ними тіла чіпляються один за одного під час руху. Якби не було сили тертя ковзання, то тіло, наведене в рух короткочасною дією на нього сили, продовжувало б рухатися рівномірно. Однак, оскільки сила тертя ковзання існує, і вона спрямована проти руху тіла, тіло поступово зупиняється.

Міжмолекулярні взаємодії на поверхнях двох тіл, що стикаються. Ця взаємодія може виникнути лише на дуже гладких, добре відполірованих поверхнях. Молекули різних тіл виявляються дуже близько один до одного та притягуються. Через це рух тіла гальмується.

Вектор сили тертя ковзання $\overline(F)_(mp) $завжди спрямований протилежно вектору швидкості руху тіла щодо тіла, що стикається з ним. Тому дія сили тертя ковзання завжди призводить до зменшення модуля відносної швидкості тіл.

Сила тертя кочення

Сила тертя кочення виникає, коли на поверхні одного тіла, перекочується інше, зазвичай круглої форми. Наприклад, котяться колеса транспортних засобів на дорозі, перевернута на бік бочка з пагорба, кулька по підлозі. Сила тертя кочення набагато менша за силу тертя ковзання. Згадайте, велику сумку легше вести на коліщатках, ніж тягти волоком по землі. Причина криється в різному способі контакту між тілом, що рухається, і поверхнею. При коченні колесо ніби вдавлює, підминає під себе поверхню, відштовхується від неї. Коліс, що котиться, не доводиться чіпляти безліч дрібних нерівностей поверхні, як при ковзанні тіл.

Примітка 1

Чим твердіша поверхня, тим менша сила тертя кочення. Наприклад, піском їхати на велосипеді важче, ніж асфальтом, так як на піску доводиться долати велику силу тертя кочення. Це з тим, що відштовхуватися від твердих поверхонь легше, де вони сильно вдавливаются. Можна сказати, що сила, що діє з боку колеса на тверду поверхню, не витрачається на деформацію, а майже повертається у вигляді сили нормальної реакції опори.

Сила тертя спокою

Сила, що виникає на межі дотику тіл за відсутності відносного руху тіл, називається силою тертя спокою.

Сила тертя спокою $\overline(F)_(mp) $рівна по модулю зовнішньої сили $\overline(F)$, спрямованої по дотичній до поверхні дотику тіл, і протилежна їй у напрямку:

Сила тертя спокою ~ оточує нас повсюдно. Усі предмети, що лежать на інших тілах, утримуються силою тертя спокою. Сили тертя спокою навіть вистачає, щоб утримувати предмети на нахилених поверхнях. Наприклад, людина може стояти на схилі пагорба, брусок нерухомо лежати на трохи нахиленій лінійці. Крім того, завдяки силі тертя спокою можливі такі форми руху, як ходьба та їзда. У цих випадках відбувається зчеплення з поверхнею за рахунок сили тертя спокою, в результаті з'являється можливість відштовхуватися від поверхні.

Причини сили тертя спокою такі самі, як у сили тертя ковзання.

Сила тертя спокою виникає, коли намагаються зрушити тіло, що стоїть. Поки сила, яка намагається рухати тіло, менша за силу тертя спокою, тіло залишатиметься на місці. Як тільки ця сила перевищить певну максимальну силу тертя спокою для двох тіл, одне тіло почне рухатися щодо іншого, і на нього вже буде діяти сила тертя ковзання або кочення.

Примітка 2

Найчастіше максимальна сила тертя спокою трохи перевищує силу тертя ковзання. Так, щоб почати рухати шафу, треба спочатку докласти трохи більше зусиль, ніж прикладати їх, коли шафа вже рухається. Часто різницею між силами тертя спокою та ковзання нехтують, вважаючи їх рівними.

У найпростішій моделі сухого тертя виконуються такі закони. Вони є узагальненням досвідчених фактів і мають наближений характер:

максимальна величина сили тертя спокою дорівнює силі тертя ковзання;

абсолютна величина сили тертя ковзання прямо пропорційна силі реакції опори: $\overline(F)_(mp) =\mu N$, а коефіцієнт пропорційності $\mu $ називається коефіцієнтом тертя;

коефіцієнт тертя залежить від швидкості руху тіла по шорсткої поверхні;

коефіцієнт тертя залежить від площі дотичних поверхонь.

Приклад 1

Учні встановили магніт масою $30$ до шкільної дошки. Магніт притискається до дошки із силою $6 H$. Яку силу потрібно прикласти для ковзання магніту вниз і переміщення його вертикально вгору, якщо коефіцієнт тертя дорівнює $0,3?

Дано: $ m = 30 $ р, $ N = 6 H $, $ \ mu = 0,3 $.

Знайти: $F_(1) $, $F_(2) $-?

Рішення:

Малюнок 1.

Для того, щоб зрушити магніт вниз, сума сили тяжіння $mg$ і додатково доданої сили $F_(1) $ повинна бути рівною силі тертя $F_( [email protected]) $ (або бути більше):

$mg+F=F_(mp) $ (1).

З формули (1) та із загальної формули для сили тертя

знаходимо шукану силу, необхідну для ковзання магніту вниз:

$F_(mp) =\mu N$($N$- сила з якої магніт притискається до дошки):

$F_(1) = \mu N-mg = 1,5 H $.

Для сили, спрямованої вгору, рівняння (1) набуде вигляду:

$F_(2) =\mu N+mg=2,1 H$

Відповідь:$ F_ (1) = 1,5 H $, $ F_ (2) = 2,1 H $.

HTML-версії роботи поки що немає.

Подібні документи

Сили, що виникають між дотичними тілами при їхньому відносному русі. Визначення величини та напрямки сили тертя ковзання, закон Амонтона-Кулона. Види тертя в механізмах та машинах. Зчеплення із поверхнею як забезпечення переміщення.

презентація , доданий 16.12.2014


Характеристика наближених методів визначення коефіцієнта тертя ковзання, особливості розрахунку для різних матеріалів. Значення та розрахунок сили тертя згідно із законом Кулона. Пристрій та принцип дії установки для визначення коефіцієнта тертя.

лабораторна робота, доданий 12.01.2010


Історія виникнення сили тертя - процесу взаємодії тіл при їхньому відносному русі (зміщенні) або при русі тіла в газоподібному або рідкому середовищі. Виникнення сил тертя ковзання та спокою на стику дотичних тіл, способи зменшення.

реферат, доданий 30.07.2015


Причина виникнення сили тертя та її приклади: рух осі колеса, кулька, що котиться горизонтальною підлогою. Формули розрахунку сили тертя у фізиці. Роль сили тертя у життєдіяльності Землі: здійснення ходьби, обертання провідних коліс екіпажу.

презентація , доданий 16.01.2011


Гравітаційні, електромагнітні та ядерні сили. Взаємодія простих частинок. Поняття сили тяжіння та тяжіння. Визначення сили пружності та основні види деформації. Особливості сил тертя та сили спокою. Прояви тертя у природі та в техніці.

презентація , доданий 24.01.2012


Сила тертя як сила, що виникає при дотику тіл, спрямована вздовж межі дотику та перешкоджає відносному руху тіл. Причини виникнення тертя. Сила тертя спокою, ковзання та кочення. Застосування мастила та підшипників.

презентація , доданий 12.11.2013


Тертя як процес взаємодії твердих тіл при відносному русі або при русі твердого тіла в газоподібному або рідкому середовищі. Види тертя, розрахунок тертя спокою, ковзання та кочення. Розрахунок коефіцієнтів тертя для різних пар поверхонь.

практична робота , доданий 10.05.2010


Тертя в макро-і наномірі. Принципова відмінність сил тертя від адгезії. Рух твердого тіла у рідкому середовищі. Основні типи галактик: еліптичні, спіральні та неправильні. Просторова структура Всесвіту. Принцип відносності Галілея.

презентація , доданий 29.09.2013


Сила тертя як сила, що виникає при дотику тіл, спрямована вздовж межі дотику та перешкоджає відносному руху тіл. Причини виникнення тертя. Роль сили тертя у побуті, у техніці та у природі. Шкідливе та корисне тертя.

презентація, додано 09.02.2014


Визначення поступального руху. Дія та протидія. Напрямок дії сили. Сила тертя спокою та сила сухого тертя. Сили взаємного тяжіння. Історія про те, як "Лебідь, Рак та Щука везти з поклажею воз взялись" з погляду фізики.

Сила тертя в земних умовах супроводжує будь-які рухи тіл. Вона виникає при дотику двох тіл, якщо ці тіла рухаються щодо одне одного. Спрямована сила тертя завжди вздовж поверхні зіткнення, на відміну сили пружності, яка спрямована перпендикулярно (рис. 1, рис. 2).

Рис. 1. Відмінність напрямків сили тертя та сили пружності

Рис. 2. Поверхня діє брусок, а брусок – на поверхню

Існують сухі та не сухі види тертя. Сухий вид тертя виникає при дотику твердих тіл.

Розглянемо брусок, що лежить на горизонтальній поверхні (рис. 3). На нього діють сила тяжкості та сила реакції опори. Подіюємо на брусок із невеликою силою , спрямованої вздовж поверхні. Якщо брусок не зсувається з місця, значить прикладена сила врівноважується іншою силою, яка називається силою тертя спокою.

Рис. 3. Сила тертя спокою

Сила тертя спокою () протилежна за напрямом і дорівнює по модулю силі, що прагне зрушити тіло паралельно поверхні його зіткнення з іншим тілом.

При збільшенні «зсуву» сили брусок залишається у спокої, отже, сила тертя спокою також збільшується. При деякій, досить великій, силі брусок почне рухатися. Це означає, що сила тертя спокою не може збільшуватися до нескінченності - існує верхня межа, більше якої вона не може бути. Величина цієї межі – максимальна сила тертя спокою.

Діюємо на брусок за допомогою динамометра.

Рис. 4. Вимірювання сили тертя за допомогою динамометра

Якщо динамометр діє нього з силою , можна побачити, що максимальна сила тертя спокою стає більше зі збільшенням маси бруска, тобто зі збільшенням сили тяжкості і сили реакції опори. Якщо провести точні вимірювання, вони покажуть, що максимальна сила тертя спокою прямо пропорційна силі реакції опори:

де – модуль максимальної сили тертя спокою; N- Сила реакції опори (нормального тиску); - Коефіцієнт тертя спокою (пропорційності). Отже, максимальна сила тертя спокою прямо пропорційна силі нормального тиску.

Якщо провести досвід з динамометром і бруском постійної маси, при цьому перевертаючи брусок на різні боки (змінюючи площу зіткнення зі столом), можна побачити, що максимальна сила тертя спокою не змінюється (рис. 5). Отже, від площі зіткнення максимальна сила тертя спокою залежить.

Рис. 5. Максимальне значення сили тертя спокою залежить від площі дотику

Точніші дослідження показують, що тертя спокою повністю визначається прикладеною до тіла силою і формулою .

Сила тертя спокою не завжди перешкоджає руху тіла. Наприклад, сила тертя спокою діє на підошву взуття, при цьому повідомляючи прискорення і дозволяючи ходити по землі без ковзання (рис. 6).

Рис. 6. Сила тертя спокою, що діє по підошві взуття

Ще один приклад: сила тертя спокою, що діє на колесо автомобіля, дозволяє починати рух без пробуксування (рис. 7).

Рис. 7. Сила тертя спокою, що діє на колесо автомобіля

У ременних передачах також діє сила тертя спокою (рис. 8).

Рис. 8. Сила тертя спокою у ремінних передачах

Якщо тіло рухається, то сила тертя, що діє на нього з боку поверхні, не зникає, такий вид тертя називається тертя ковзання. Вимірювання показують, що сила тертя ковзання за величиною практично дорівнює максимальній силі тертя спокою (рис. 9).

Рис. 9. Сила тертя ковзання

Сила тертя ковзання завжди спрямована проти швидкості руху тіла, тобто вона перешкоджає руху. Отже, під час руху тіла під дією сили тертя вона повідомляє йому негативне прискорення, тобто швидкість тіла постійно зменшується.

Величина сили тертя ковзання також пропорційна силі нормального тиску.

де – модуль сили тертя ковзання; N- Сила реакції опори (нормального тиску); - Коефіцієнт тертя ковзання (пропорційності).

На малюнку 10 зображено графік залежності сили тертя від прикладеної сили. На ньому видно дві різні ділянки. Перша ділянка, на якій сила тертя зростає зі збільшенням прикладеної сили, відповідає тертю спокою. Друга ділянка, на якій сила тертя не залежить від зовнішньої сили, відповідає тертю ковзання.

Рис. 10. Графік залежності сили тертя від прикладеної сили

Коефіцієнт тертя ковзання приблизно дорівнює коефіцієнту тертя спокою. Зазвичай коефіцієнт тертя ковзання менше одиниці. Це означає, що сила тертя ковзання за величиною менша за силу нормального тиску.

Коефіцієнт тертя ковзання є характеристикою двох тіл, що труться один про одного, він залежить від того, з яких матеріалів виготовлені тіла і наскільки добре оброблені поверхні (гладкі або шорсткі).

Походження сил тертя спокою та ковзання обумовлюється тим, що будь-яка поверхня на мікроскопічному рівні не є плоскою, на будь-якій поверхні завжди є мікроскопічні неоднорідності (рис. 11).

Рис. 11. Поверхні тіл на мікроскопічному рівні

Коли два дотик тіла піддаються спробі переміщення відносно один одного, ці неоднорідності зачіплюються і перешкоджають цьому переміщенню. При невеликій величині прикладеної сили цього зачеплення достатньо, щоб не дозволити тілам зміщуватися, так виникає тертя спокою. Коли зовнішня сила перевершує максимальне тертя спокою, то зачеплення шорсткості недостатньо для утримання тіл, і вони починають зміщуватися відносно один одного, при цьому між тілами діє сила тертя ковзання.

Даний вид тертя виникає при перекочуванні тіл один по одному або при кочуванні одного тіла поверхнею іншого. Тертя кочення, як і тертя ковзання, повідомляє тілу негативне прискорення.

Виникнення сили тертя кочення обумовлено деформацією тіла, що котиться, і опорною поверхнею. Так, колесо, розташоване на горизонтальній поверхні, деформує останню. При русі колеса деформації не встигають відновитися, тому колесу доводиться як би весь час підніматися на невелику гірку, через що з'являється момент сил, що гальмує кочення.

Рис. 12. Виникнення сили тертя кочення

Величина сили тертя кочення, як правило, набагато менше сили тертя ковзання за інших рівних умов. Завдяки цьому кочення є поширеним видом руху на техніці.

При русі твердого тіла у рідині чи газі на нього діє з боку середовища сила опору. Ця сила спрямована проти швидкості тіла та гальмує рух (рис. 13).

Головна особливість сили опору полягає в тому, що вона виникає лише за наявності відносного руху тіла та навколишнього середовища. Тобто сили тертя спокою у рідинах та газах не існує. Це призводить до того, що людина може зрушити навіть важку баржу на воді.

Рис. 13. Сила опору, що діє на тіло під час руху в рідині або газі

Модуль сили опору залежить:

Від розмірів тіла та його геометричної форми (рис. 14);

Стан поверхні тіла (рис. 15);

Властивості рідини чи газу (рис. 16);

Відносної швидкості тіла та навколишнього середовища (рис. 17).

Рис. 14. Залежність модуля сили опору від геометричної форми

Рис. 15. Залежності модуля сили опору стану поверхні тіла

Рис. 16. Залежність модуля сили опору від властивості рідини або газу

Рис. 17. Залежності модуля сили опору від відносної швидкості тіла та навколишнього середовища

На малюнку 18 показано графік залежності сили опору від швидкості тіла. При відносній швидкості, що дорівнює нулю, сила опору не діє тіло. Зі збільшенням відносної швидкості сила опору спочатку зростає повільно, та був темп зростання збільшується.

Рис. 18. Графік залежності сили опору від швидкості тіла

При низьких значеннях відносної швидкості сила опору прямо пропорційна величині цієї швидкості:

де – величина відносної швидкості; - Коефіцієнт опору, який залежить від роду в'язкого середовища, форми та розмірів тіла.

Якщо відносна швидкість має досить велике значення, то сила опору стає пропорційною до квадрата цієї швидкості.

де – величина відносної швидкості; - Коефіцієнт опору.

Вибір формули кожного конкретного випадку визначається дослідним шляхом.

Тіло масою 600 г рівномірно рухається горизонтальною поверхнею (рис. 19). При цьому до нього прикладена сила, величина якої дорівнює 12 Н. Визначити величину коефіцієнта тертя між тілом і поверхнею.