Кинетическое и статическое трение
| English | Русский |
|---|---|
| static friction/ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | статическое трение |
| kinetic friction/kɪˈnetɪk ˈfrɪkʃn/ | кинетическое трение |
| coefficient of static friction/ˌkəʊɪˈfɪʃənt ɒv ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | коэффициент трения покоя |
Он ни с места... пока вдруг не скользит
- Аккуратно толкните тяжёлый ящик, и он не сдвинется; толкните сильнее — всё равно без движения; толкните ещё сильнее — он резко трогается с места.
- До начала движения покой трения возрастает, точно уравновешивая ваше усилие.
- Как только ящик начинает скользить, вступает трение скольжения — обычно немного меньшее.
- Оба вида трения возникают из-за сцепления поверхностей и действуют параллельно поверхности соприкосновения.
Трение покоя регулируется само
- Трение покоя противодействует объекту, который ещё не движется.
- Оно растёт, чтобы уравновесить приложенную силу, до максимума: $f_s \le \mu_s N$.
- Ниже этого максимума объект остаётся неподвижным; трение равно ровно той величине, которая необходима для баланса.
- $\mu_s$ — коэффициент трения покоя, а $N$ — нормальная сила реакции опоры.
Какое трение действует на объект, который толкают, но он не начал двигаться?
До начала скольжения действует статическое трение, которое растёт, чтобы уравновесить толчок, до значения $\mu_s N$.
Трение скольжения примерно постоянно
- После начала скольжения действует трение скольжения: $f_k = \mu_k N$.
- Оно остаётся примерно постоянным, независимо от скорости движения объекта.
- Обычно $\mu_k < \mu_s$ — требуется больше усилия, чтобы начать скольжение, чем чтобы поддерживать его.
- Вот почему ящик «вырывается» из состояния покоя, а затем легче толкать.
Трение на наклонной плоскости
Увеличьте угол или коэффициент трения и посмотрите, когда блок наконец начнёт скользить.
На скользящую коробку действуют нормальная сила $N = 40\ \text{N}$ и $\mu_k = 0.3$. Какова сила кинетического трения в $\text{N}$?
$f_k = \mu_k N = 0.3 \times 40 = 12\ \text{N}$.
Для большинства поверхностей как сравниваются коэффициенты?
Обычно $\mu_s > \mu_k$, поэтому для преодоления покоя требуется больше силы, чем для поддержания скольжения.
От чего зависит трение
- Трение зависит от нормальной силы $N$ и свойств поверхностей, согласно формуле $f = \mu N$.
- Прижимайте сильнее (большая $N$) — трение возрастает; именно поэтому тяжёлые предметы трудно сдвинуть.
- Удивительно, но оно почти не зависит от площади контакта — кирпич скользит одинаково по любой грани.
- Оно не зависит от скорости (для трения скольжения, с хорошей точностью).
Сила трения сильно зависит от площади контакта поверхностей.
В хорошем приближении трение зависит от $\mu$ и нормальной силы, а не от площади контакта.
Сила трения равна коэффициенту $\mu$, умноженному на силу ____.
$f = \mu N$, где $N$ — это нормальная сила, прижимающая поверхности друг к другу.
Выберите все изменения, которые увеличивают силу кинетического трения на скользящей коробке.
Трение $= \mu_k N$: большая нормальная сила или более шероховатые поверхности увеличивают его. Площадь контакта и скорость мало влияют.
Трение покоя не всегда равно $\mu_s N$ — это лишь его максимум. Ниже точки проскальзывания трение покоя равно whatever усилию оно должно уравновесить ($f_s \le \mu_s N$). Кроме того, трение почти не зависит от площади контакта, поэтому более широкий ящик не «цепляется» лучше.
Ящик давит на пол с нормальной силой $N = 40\ \text{N}$, и $\mu_k = 0.3$.
- Во время скольжения трение скольжения равно $f_k = \mu_k N = 0.3 \times 40 = 12\ \text{N}$.
- Эта $12\ \text{N}$ противодействует движению, независимо от скорости ящика.
Сила трения покоя ($f_s \le \mu_s N$) возрастает, чтобы предотвратить движение, до достижения максимума; сила трения скольжения ($f_k = \mu_k N$) противодействует скольжению и примерно постоянна. Обычно $\mu_s > \mu_k$. Трение $= \mu N$ — оно зависит от силы нормальной реакции опоры, а не от площади контакта или скорости.