Сила тренування

Сила трения

Реферат виконала Гладышева Марина, уч. 10 а класа школи № 75.

г. Черноголовка С тертям ми зіштовхуємося щокроку. Точніше було сказати, що тертя ми бачимо кроку ступити поспіль не можемо. Але, попри ту великій ролі, що її відіграє тертя з нашого життя, досі не створена досить повна картина виникнення тертя. Це було пов’язано навіть про те, що тертя має складну природу, а швидше, з тим, що досліди з тертям дуже чутливі до опрацювання поверхні, і тому важко відтворювані.

Когда говорять про терті, розрізняють три кілька відмінних фізичних явища: опір при русі тіла в рідини чи газі - її називають рідким тертям; опір, виникає, коли тіло ковзає якою-небудь поверхні, — тертя ковзання, чи сухе тертя; опір, виникає при качении тіла, — тертя качения.

Движению тіла зазвичай перешкоджають сили тертя. Якщо торкаються одна одної поверхні твердих тіл, їх відносного руху заважають сили сухого тертя. Характерною ознакою сухого тертя є існування зони застою. Тіло не можна зрушити з місця, поки абсолютна величина зовнішньої сили не перевищить певного значення. До цього історичного моменту між поверхнями стичних тіл діє сила тертя спокою, яка врівноважує зовнішню собі силу й росте із нею. Максимальне значення сили тертя спокою визначається за формулою.

|¦тр max| = µ |N |.

где mкоефіцієнт тертя, залежить від властивостей стичних поверхонь;

N — сила нормального тиску.

Когда абсолютна величина зовнішньої сили перевищує значення |¦тр max|, виникає відносне рух — проскальзывание. Сила тертя ковзання зазвичай слабко залежить від швидкості відносного руху, і за малих швидкостях їх можна вважати рівної |¦тр max|.

Движению тіла в рідини і газі перешкоджає сила рідкого тертя. Головна відмінність рідкого тертя від сухого — відсутність зони застою. У рідини чи газі немає сили тертя спокою, і тому навіть мала зовнішня сила здатне викликати рух тіла.

Первые дослідження тертя, ми знаємо, було проведено Леонардо так Вінчі приблизно 500 років як розв’язано. Він вимірював силу тертя, діючу на дерев’яні параллепипеды, що сковзають по дошці, причому, ставлячи бруски на різні межі, визначав залежність сили тертя від площі опори. Але роботи Леонардо так Вінчі відомими вже по тому, як класичні закони непорозуміння траплялися знову відкриті французькими вченими Амонтоном і Кулоном XVII — XVIII століттях. Саме ці закони:

1. Розмір сили тертя F прямо пропорційна величині сили нормального тиску N тіла на поверхню, через яку рухається тіло, тобто. F = m N;

2. Сила тертя залежить від площі контакту між поверхнями;

3. Коефіцієнт тертя залежить від властивостей тертьових поверхонь;

4. Сила тертя залежить від швидкість руху тіла.

Вот приклад. Англійський фізик Гарди досліджував залежність сили тертя між скляними платівками від температури. Він старанно обробляв платівки хлорним вапном і обмивав їх водою, видаляючи жири й забруднення. Тертя збільшувалася з температурою. Дослід повторён багаторазово, і щоразу виходили приблизно одні й самі результати. Але якось, моя платівки, Гарди протер їх пальцями — тертя перестало залежати від температури. Протерши платівки, Гарди, як він вважав, видалив з нього дуже тонке шар скла, який змінив свої властивості через взаємодії з хлоркою і води.

Механизм тертя дуже складний. Обговоримо таку модель. Через нерівностей поверхонь вони стосуються одне одного лише у окремих точках у верхах виступів. Тут молекули стичних тіл підходять на відстані, сумірних із відстанню між молекулами лише у тілах, і зчіплюються. Утворюється міцна зв’язок, яка рветься при натискування на тіло. При русі тіла зв’язку постійно з’являються і рвуться. При виникають коливання молекул. На ці вагання і витрачається енергія.

Площадь дійсного контакту зазвичай порядку тисяч квадратних мікронів. Вона слабко від розмірів тіла, і визначається природою поверхонь, їх обробкою, температурою і силою нормального тиску. Коли тіло натиснути, то виступи мнуться, та Європейська площа дійсного контакту збільшується. Збільшується і сила тертя.

При значної шорсткості поверхонь великій ролі у збільшенні сили тертя починає грати механічне зачеплення між «пагорбами». Вони на своєму шляху мнуться, і навіть також коливання молекул.

Теперь зрозумілий досвід з полірованими скляними платівками. Поки поверхні були «грубі», число контактів було велике, а після хорошою полірування вона зросла. Можна привести ще приклад збільшення непорозуміння з поліпшенням поверхні. Якщо взяти два металевих бруски з чистими полірованими поверхнями, всі вони злипаються. Тертя тут є дуже великих, оскільки площа дійсного контакту велика. Сили молекулярного зчеплення, які відповідають за тертя, перетворюють два бруски у моноліт.

Сухое тертя має ще одну істотну особливість: наявність тертя спокою. У рідини чи газі тертя виникає лише за русі тіла, і тіло можна зрушити, доклавши стосовно нього навіть дуже маленьку силу. Проте за сухому терті тіло починає рухатися тільки тоді ми, коли проекція доданої щодо нього сили F на площину, дотичну до, де лежить тіло, стане більше деякою величини. Поки тіло не початок сковзати, діюча нею сила тертя дорівнює дотичній складової доданої сили та спрямована у протилежний бік.

Вот ще приклади, коли хочуть витягти цвях з стінки без допомоги кліщів, його нагинають і тягнуть, повертаючи одночасно навколо осі. З тієї ж причини при різкому гальмуванні автомобіль втрачає управління економіки й машину «заносить»: колеса ковзають по дорозі, рахунок нерівностей дороги виникає бічна сила.

Обычно вважають, що, щоб зрушити тіло з місця, у ній треба докласти велику силу, ніж у тому, щоб тягти тіло. Найчастіше це пов’язано з забрудненнями поверхонь тертьових тіл. Так, для чистих металів такого стрибка сили тертя немає.

При рівномірному русі змичка скрипки струна захоплюється їм і натягається. Разом з натягом струни збільшується сила тертя між смичком і струною. Коли величина сили тертя стає максимально можливої, струна починає прослизати щодо змичка. Якби сила тертя не від відносної швидкості змичка і струни, то, очевидно, відхилення струни від становища рівноваги не змінювалося б. Але у проскальзывании тертя зменшується, тому струна починає рухатися до стану рівноваги. У цьому відносна швидкість струни збільшується, але це ще зменшує силу тертя. Коли ж струна, зробивши коливання, движетсяв напрямку, її швидкість щодо змичка зменшується смычёк знову захоплює струну, і спочатку. Так порушуються коливання струни. Ці вагання невщухаючі, оскільки енергія, загублена струною при її русі, щоразу заповнюється роботою сили тертя, підтягуючою струну до становища, при якому струна зривається.

Этим можна й закінчити тему про сухому терті - явище, природу яку ми не розуміємо досить добре, але вміємо описувати з допомогою законів, виконуються з задовільною точністю. Це дає нам можливість пояснювати багато фізичні явища і робити необхідні расчёты.