3. Сили в механіці

Тертя. Сила тертя.



Французький фізик Ґійом Амонтон (1663–1705), розмірковуючи про роль тертя, писав: «Усім нам траплялося виходити в ожеледицю: скільки зусиль потрібно, щоб утриматися від падіння, скільки смішних рухів доводиться робити, аби встояти на ногах. Уявімо, що тертя зникло зовсім, тоді ніякі тіла, чи то завбільшки з кам’яну брилу, чи то малі, як піщинки, ніколи не втримаються одне на одному. Якби не було тертя, Земля являла б собою кулю без нерівностей, подібну до рідкої краплини».

А тепер поговоримо про види сил тертя.
Сила тертя спокою — це сила, яка виникає між двома дотичними тілами в разі спроби зрушити одне тіло відносно іншого і напрямлена в бік, протилежний тому, в який би рухалось тіло, якби тертя не було.
Сила тертя спокою прикладена вздовж поверхні, якою тіло дотикається до іншого тіла, і за значенням дорівнює силі, що намагається зрушити тіло.

Сила тертя ковзання — це сила, яка виникає в разі ковзання одного тіла по поверхні іншого і напрямлена протилежно напрямку руху тіла.
Сила тертя ковзання прямо пропорційна силі нормальної реакції опори:
 де N - сила нормальної реакції опори; µ - коефіцієнт пропорційності, який називають коефіцієнт тертя ковзання.
N=mg, якщо на горизонтальній поверхні на тіло у вертикальному напрямку не діють ніякі сили, крім сили тяжіння та сили нормальної реакції опори.

Давній досвід людства  показує, що важку кам’яну брилу легше перекочувати на колодах, ніж просто тягти по землі. Якщо одне тіло котиться вздовж поверхні іншого, то маємо справу з тертям кочення. Сила тертя кочення зазвичай набагато
менша, ніж сила тертя ковзання. Саме тому для зменшення сили тертя людство здавна використовує колесо, а в різноманітних машинах і механізмах —  підшипники .
  




Цікаві факти
«Чому лід ковзкий?»
Ми звикли до ковзкості  льоду, але як пояснити цей факт? У точках дотику ніг людини і льоду, останній плавиться під дією ваги людини. У результаті цього між ногами людини і шаром льоду  утворюється прошарок рідини, який значно зменшує коефіцієнт тертя ковзання. А тому зменшується значення сили тертя ковзання і лід є ковзким.
Ковзатися на ковзанах зручніше, коли температура  льоду ближча до 00С. Коли температура льоду вища 00С, то лід у верхньому шарі стає сипким і ковзани врізаються у лід. У сильні морози ковзани буквально прилипають до льоду: кількість рідини, яка утворюється у процесі плавлення льоду, є досить малою і вона замерзає скоріше, ніж людина встигне зійти з місця.

«Про снаряди, які пробивали броньовану сталь»
Наприкінці ХІХ століття англійський промисловець Гарвей вислав у Російську імперію нові зразки броньованих плит для захисту кораблів від снарядів. На випробуваннях снаряди важких гармат не могли пробити цих плит і розбивалися об них.
Російському вченому та морському адміралу Макарову вдалося сконструювати снаряди, які пробивали надіслані зразки броньованих плит. Для цього він розмістив на кінцях снарядів спеціальні ковпачки із м’якої сталі. При контакті снаряда з броньованою плитою ковпачок із м’якої  сталі розплющувався і плавився. Таким чином, ковпачок виконував дві функції: по-перше, перешкоджав розколюванню снаряду, а, по-друге, - виконував роль мастила, сприяючи проходженню снаряда через броню, оскільки зменшував числове значення коефіцієнта тертя ковзання. 
Завдання для домашнього фізичного експерименту.

Важка пляшка
О б л а д н а н н я: 1)порожня пляшка; 2)мило;  3)посуд з водою.
На столі ставлять порожню пляшку і пропонують підняти її, тримаючи пальцями за шийку. Тому, хто бажає це зробити, намилюють пальці, після чого виконати завдання неможливо.
Дослід яскраво ілюструє роль тертя в побуті й техніці.
 
Завдання для самоперевірки

Немає коментарів:

Дописати коментар