- •Лабораторная работа «Изучение законов трения»
- •Сухое трение
- •2. Сила трения скольжения
- •Экспериментальная установка
- •11 Рис. 7. Измерительная система исм – 1к
- •Экспериментальная часть Задание 1. Определение коэффициента трения покоя
- •Задание 2. Определение коэффициента трения скольжения
- •Контрольные вопросы:
2. Сила трения скольжения
Если приложенная сила (рис.1) достигает значения равного максимальной силе трения покоя, возникает скольжение бруска по поверхности стола. При этом сила трения продолжает существовать и называется в этом случае силой трения скольжения. Зависимость силы трения скольжения от скорости наглядно прослеживается на следующей установке.
Положим на горизонтальный диск два одинаковых бруска (рис.3). Торцовые стороны брусков соединим нитями с неподвижно закрепленными динамометрами и приведем диск во вращение с постоянной скоростью. Бруски несколько сместятся в сторону вращения и остановятся. Пружины динамометров, связанные с торцами брусков, обращенными навстречу вращению диска, несколько растянутся. Поскольку бруски покоятся, очевидно, силы F, с которыми действуют на них пружины динамометров, уравновешивают силы трения Fтр, возникающие между соприкасающимися поверхностями брусков и диска. Направлены силы трения противоположно скорости брусков относительно диска. Меняя направление движения диска, увидим, что при той же величине скорости вращения динамометры отмечают наличие сил Fтр той же величины, что и в первом случае, но направленных противоположно.
Модуль силы трения скольжения зависит от материала тел и состояния поверхностей. Но, кроме того, он зависит также и от относительной скорости движения тел. Характер зависимости силы трения скольжения от скорости для тел из разных материалов и с различным состоянием поверхности неодинаков, но обычно имеет вид, представленный на рисунке 4.
С увеличением скорости сила трения скольжения вначале уменьшается, а затем снова начинает возрастать. Рисунок 4 наглядно передает также особенность силы трения покоя; при относительном покое соприкасающихся тел (=0) сила трения может иметь любое значение от нуля доFтр.пок.макс (график в этом случае имеет вертикальный участок, совпадающий с осью ординат).
Уменьшая силы трения скольжения при небольших скоростях можно объяснить тем, что при движении тела, имеющиеся на его поверхности микроскопические выступы, не успевают так глубоко западать в углубления поверхности другого тела, как при покое. Деформируются только «верхушки» выступов, и поэтому сила упругого сопротивления уменьшается. Увеличение силы трения скольжения при больших скоростях связано, по-видимому, с разрушением выступов и их размельчением. Но полной ясности в этом вопросе пока нет. Нагрев трущихся поверхностей объясняется тем, что при срыве зацеплений выступы некоторое время колеблются, рассеивая в тело запасенную энергию упругой деформации.
Силы трения скольжения (как и максимальная сила трения покоя) зависят от нормального давления на поверхность соприкосновения. При неизменной относительной скорости движения сила трения скольжения тем больше, чем больше нормальное давление:
Fтр.ск=µскN.
Коэффициент трения скольжения зависит от материала и состояния поверхности тел, а также от относительной скорости движения.
В первом приближении можно считать µск равным коэффициенту трения покоя µo.