Сила тертя

Санки, скотившись з гори, за інерцією ковзають по горизонтальному шляху. Однак вони не рухаються рівномірно, швидкість їх поступово зменшується, і через деякий час вони зупиняються. Хлопчик, розбігшись, ковзає на ковзанах по льоду, але, як би, не був гладкий лід, хлопчик все-таки зупиняється. Зупиняється і велосипед, коли велосипедист припиняє обертати педалі. Ми знаємо, що причиною всякого зміни, в даному випадку зменшення, швидкості руху є сила. Значить, і в розглянутих прикладах на кожне рухоме тіло діяла сила.

Сила, що виникає при русі одного тіла по поверхні іншого і спрямована проти руху, називається силою тертя (рис. 67).

Сила тертя - це ще один вид сили, що відрізняється від розглянутих раніше сили тяжіння і сили пружності.

Одна з причин виникнення сили тертя полягає в шорсткостях дотичних тіл. Навіть гладкі на вигляд поверхні тіл мають нерівності, горбики і подряпини. На малюнку 68, а ці нерівності зображено у збільшеному вигляді. Коли одне тіло ковзає або котиться по поверхні іншого, ці нерівності зачіпаються одна за одну, що створює деяку силу, що затримує рух.

Інша причина тертя - взаємне притягання молекул дотичних тіл.

Коли поверхні тел шорсткі, грубо оброблені, то виникнення сили тертя обумовлено головним чином першою причиною. Але якщо поверхні тіл добре відполіровані, то при зіткненні частина їх молекул розташовується так близько один від одного, що помітно починає проявлятися тяжіння між молекулами дотичних тіл.

Силу тертя можна зменшити в багато разів, якщо ввести між поверхнями, що труться мастило. Шар мастила (рис. 68, б) роз'єднує поверхні тіл, що труться, заважає їм стикатися. Тепер ковзають один по одному не поверхні тіл, а шари мастила, мастило в більшості випадків рідка, а тертя шарів рідини менше, ніж твердих поверхонь. Мале тертя при ковзанні по льоду, наприклад на ковзанах, пояснюється теж дією мастила: між ковзанами і льодом утворюється тонкий шар води. У техніці в якості мастила широко застосовують різні масла.

При ковзанні одного тіла по поверхні іншого виникає сила тертя, яку називають тертям ковзання. Таке тертя виникає, наприклад, при русі саней і лиж по снігу.

Якщо ж одне тіло не ковзає, а котиться по іншому, то тертя, що виникає при цьому, називають тертям кочення. Так, при русі коліс вагона, автомобіля, під час перекочування круглих колод або бочок по землі проявляється тертя кочення.

Силу тертя можна виміряти. Щоб виміряти, наприклад, силу тертя ковзання дерев'яного бруска по дошці або по столу, треба прикріпити до бруска динамометр (рис. 69, а) і рівномірно рухати брусок по дошці. Що при цьому покаже динамометр? На брусок діють дві сили - сила пружності пружини динамометра, спрямована в бік руху, і сила тертя, спрямована проти руху. Так як брусок рухається рівномірно, то це означає, що рівнодіюча цих двох сил дорівнює нулю, т. Е. Ці сили рівні за модулем, але протилежні за напрямком. Динамометр показує силу пружності (силу тяги), що дорівнює по модулю силі тертя.

Таким чином, вимірюючи силу, з якою динамометр діє на тіло при його рівномірному русі, ми знаходимо силу тертя.

Якщо на брусок покласти вантаж, наприклад гирю, або натиснути на брусок рукою і виміряти за описаним вище способом силу тертя, то вона виявиться більше. Чим більше сила, що притискає тіло до поверхні, тим більше сила тертя, що виникає при цьому.

Поклавши дерев'яний брусок на дві круглі палички, можна виміряти силу тертя кочення (рис, 69, б), Вона виявляється менше сили тертя при ковзанні. Таким чином, при рівних навантаженнях сила тертя кочення завжди менше сили тертя ковзання. Саме тому люди ще в давнину застосовували катки для перетягування вантажів, а пізніше стали використовувати колесо.

Питання. 1. Які відомі вам спостереження і досліди показують, що існує сила тертя? 2, Яку силу називають силою тертя? 3. В чому полягають причини тертя? 4. Як мастило впливає на силу тертя? Поясніть це. 5. Які види тертя ви знаєте? 6. У яких випадках говорять про. терті ковзання? 7. Яке тертя називається тертям кочення? 8. Як можна виміряти силу тертя? 9. Як показати, що сила тертя залежить від сили, що притискує тіло до поверхні? 10. Як показати на дослідах, що при рівних навантаженнях сила тертя ковзання більше сили тертя кочення?