§ 1  Силы трения

Cилы трения – это силы, которые возникают при соприкосновении поверхностей тел, действуют вдоль этих поверхностей и препятствуют их относительному перемещению. Они имеют электромагнитную природу. Причинами трения являются взаимное притяжение молекул, атомов соприкасающихся тел и шероховатость их поверхностей. Силы трения не только тормозят движение тел. Во многих случаях движение тела и не могло бы возникнуть без действия сил трения. В результате действия сил трения механическая энергия превращается во внутреннюю энергию соприкасающихся тел. Различают следующие виды трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения.

Трение покоя возникает при относительном покое соприкасающихся тел.

Попробуйте сдвинуть кирпич, лежащий на горизонтальной доске. Кирпич будет оставаться на месте до тех пор, пока действующая на него сила не достигнет определенного значения. В подтверждение третьему закону Ньютона между бруском и поверхностью доски возникает сила, не позволяющая сдвинуть кирпич,

Если вдоль поверхности доски силы не действуют, то трение покоя равно нулю. Тело будет оставаться на месте до тех пор, пока действующая на него сила не достигнет определенного значения. Максимальная сила трения покоя – это наибольшее значение силы трения, при котором скольжение еще не наступает. Её можно определить, проделав опыт.

Если нагрузить кирпич другим кирпичом того же веса, то сила тяжести двух кирпичей окажется равной , а значит, и нормальная реакция опоры увеличится в 2 раза. Максимальная сила трения покоя, измеренная динамометром, тоже увеличится в 2 раза. Проводя опыт с разным количеством кирпичей, можно сделать вывод: максимальное значение модуля силы трения покоя пропорционально модулю силы нормальной реакции опоры.

Трение – важное явление природы. Трение в одних случаях полезно, его стараются увеличивать. В других случаях – вредно, в этом случае его пытаются уменьшить. Сила трения покоя действует на подошвы обуви при ходьбе и беге. Сила трения покоя, действуя на подошву, сообщает ускорение пешеходу. Сила, направленная в противоположную сторону, на основании третьего закона Ньютона действует на Землю. Сила трения покоя действует на ведущие колеса автомобиля, увеличивая его скорость, при отсутствии этой силы автомобиль будет буксовать. На ведомые колеса также действует сила трения покоя, но она тормозит движение автомобиля. Сила трения покоя возникает при завязывании галстуков, шарфов, косынок, шнурков, морских узлов и т.д. Наличие трения обеспечивает скрепление различных материалов, деталей – саморезов и кирпича, болтов и гаек, или протекторной подошвы и скользкой дороги. С другой стороны, для увеличения относительной скорости деталей их шлифуют или затачивают. По причине трения трущиеся поверхности машин изнашиваются, происходит дополнительные затраты электроэнергии на преодоление сил трения, что приводит к снижению коэффициента полезного действия станков. Поэтому в механизмах трущиеся поверхности заменяют на катящиеся друг относительно друга. Конструируют транспорт на катках, колесах, воздушных подушках.