fizica forței de frecare

1. Forța de frecare

Împingeți bara de pe masă, spunându-i niște viteză inițială. Vom vedea că bara alunecă pe masă, iar viteza se reduce la o oprire completă (în Figura 17.1 arată pozițiile succesive ale barei la intervale regulate). După cum știți deja din cursul fizicii școlii de bază, împiedică alunecare bara de frecare, care acționează pe ea din tabel.
Forțele de frecare care acționează pe fiecare dintre corpurile în contact atunci când se deplasează în raport cu altele.

Aceste forțe acționează asupra fiecăruia dintre corpurile în contact (Fig. 17.2). Ele sunt egale în mărime și opusă în direcția, deoarece a treia legea lui Newton asociată.

Atunci când bara de diapozitive pe masă, nu observăm forța de frecare care acționează pe masa de bar, deoarece masa este atașat la podea (sau pe o masă prin actul sexual forță destul de mare de frecare statică, care va fi discutat mai jos).

Dacă bara de împingere situată pe căruciorul, apoi prin forța de frecare care acționează pe căruciorul de partea laterală a barei, căruciorul se va deplasa cu o accelerație și viteza de bare în raport cu boghiu va scădea.

1. De câte ori este accelerația bari în raport cu tabelul din acest experiment mai mult decât accelerarea căruciorului în raport cu masa, în cazul în care masa bar 200 g și 600 g masa căruciorului? Frecare între coș și masa pot fi ignorate.

Alunecare forțele de frecare sunt dirijate de-a lungul suprafeței corpurilor de contact. Acționând pe fiecare corp forță de frecare este îndreptată opus vitezei corpului în raport cu un alt organism.

frecarea cauzată în principal de angajarea neregularităților și organismelor de distrugere în contact glisant (aceste neregularități în Figura 17.3 sunt exagerate pentru claritate). Prin urmare, de obicei, cu atât mai mult netezi suprafața organelor în contact, cu atât mai puțin forța de frecare între ele.

Cu toate acestea, dacă facem suprafețele de contact sunt foarte netede (de exemplu, lustruiți-le), forța de frecare de alunecare poate fi crescută datorită acțiunii forțelor de atracție intermoleculare.

Să ne aflăm de la care forța de frecare de alunecare depinde.

De atunci forța de frecare de alunecare depinde?

Am pus experienta
Vom fi cu ajutorul unui tirant dinamometru pe masă, la o viteză constantă (Fig. 17.4, a) prin aplicarea unei forțe pe orizontală îndreptată Ex.

Când condus la o rată de accelerație constantă a barei este zero. Prin urmare, forța de frecare care acționează asupra părții bara a mesei, echilibrează forța elastică exercitată asupra barei de dinamometrul. Deci, aceste forțe sunt egale în mărime, adică un dinamometru arată modulul de forță de frecare.

Se repetă experiența prin punerea pe un alt bloc de același bloc (fig. 17.4, b). Vom vedea ce forța de frecare a crescut în 2 ori. Acum observăm că în acest experiment (în comparație cu experiența unui bar), forța normală, de asemenea, a crescut de 2 ori.

Prin varierea puterea reacției normale, puteți fi siguri că forța de frecare de alunecare este proporțională cu modulul absolut FTR forță de reacție normală N:

Experiența arată că forța de frecare de alunecare este, în esență independentă de viteza relativă a corpurilor în contact și pe zona de contact.

Coeficientul de proporționalitate μ se numește frecare. Ea este determinată de experiența (a se vedea. Lab 4). Aceasta depinde de materialul și calitatea prelucrării suprafețelor în contact. Pe forzaț Taskbook (sub un capac) prezintă valorile aproximative ale coeficientului de frecare pentru anumite tipuri de suprafețe.

Coeficientul de frecare a pneurilor pe asfalt umed sau pe gheata cateva trandafiri coeficient mai mic de frecare a pneurilor pe asfalt uscat. Prin urmare, distanța de frânare a mașinii crește în mod semnificativ în timpul ploaie sau lapoviță. Pe un alunecos șoferii de avertizare rutieră a unui semn rutier (Fig. 17.5).

2. Greutatea corpului m se deplasează de-a lungul suprafeței orizontale. Coeficientul de frecare dintre corp și suprafața μ.
a) Care este forța de frecare?
b) Ce modulo corp de accelerare se mișcă, în cazul în care se aplică numai forța gravitațională, forța normală și forța de frecare de alunecare?

3. bar situată pe masa raportată viteza de 2 m / s, și este trecut la opritorul de 1 m (frânare la distanță). Care este coeficientul de frecare între bar și masă?

4. Se poate presupune că aproximativ în vehicul atunci când frânarea acționează forța de frecare de alunecare. Rate, care este vehiculul distanța de frânare pe asfalt uscat și gheață la o viteză inițială de 60 km / h; La 120 km / h. Comparați valorile găsite cu lungimea de clasă.

Răspunsurile primite vă va surprinde. Poate că va fi mai atent pe drum, în ploaie și mai ales gheață.

2. Puterea de frecare statică

Am pus experienta
Încercați clinti carcasa (Fig. 17.6). El va rămâne în repaus, chiar dacă se aplică la el destul de o mulțime de forță.

Ce fel de forță echilibrează direcția orizontală a forței aplicată dulap? Această forță de frecare statică care acționează asupra cabinetului de la podea.

Forțele de frecare statice apar atunci când încearcă să schimbe unul din corpurile în contact în raport cu celălalt, în cazul în care corpurile sunt în repaus unul față de altul. Aceste forțe împiedică mișcarea relativă a organelor.

5. Are forța de frecare statică acționează pe podeaua dulapului (Fig. 17.6)?

Cauzele de forță de frecare statică similare cu cauzele de frecare de alunecare: prezența neregularităților de pe suprafețele de contact ale organelor și acțiunea forțelor de atracție intermoleculare.

Vom crește treptat forța orizontală aplicată dulapului. La atingerea valorii anumit dulap Budge n începe să alunece pe podea. Prin urmare, forța de frecare statică modulul Ftr.pok nu depășește o anumită valoare limită, numită forță maximă de frecare statică.

Experiența arată că forța maximă de frecare statică pic mai mult de frecare de alunecare. Cu toate acestea, pentru a simplifica rezolvarea problemelor școlare să ia forța de frecare maximă statică egală cu forța de frecare:

În cazul în care organismul este în repaus, forța de frecare statică tr.pok echilibrează forța direcționată de-a lungul suprafeței de contact a corpului și tinde să se miște corpul.
În consecință, în acest caz,

Notă: forța de frecare statică satisface cele două relații - inegalitatea (4) și ecuația (5). Rezultă din aceste inegalități pentru forța, care nu se pot deplasa corpul:

Dacă F> μN, corpul începe să alunece, și va acționa slănină de frecare de alunecare. Într-un astfel de caz

Ecuațiile (3) și (5) ilustrează un grafic al forței de frecare FTR forței aplicate pe corpul F (fig. 17.7).

6. situată pe bara de birou 1 kg se aplică forță orizontală egală modulo F. Coeficientul de frecare dintre bara și masa este egal cu 0,3. Ceea ce se exercită pe bara prin forța de frecare a tabelului dacă F = 2 n? F = 5, N?

7. Tractorul trage lemn orizontal pachet cu o greutate de 10 tone, cu o forță de 40 kN. Care este accelerarea ligamentului, în cazul în care coeficientul de frecare dintre jurnalele și drumul este de 0,3? 0,5?

8. Situat pe bara de birou de 1 kg de tragere orizontală arc de rigiditate 100 N / m. Coeficientul de frecare de 0,3. Care este alungirea x arcului, în cazul în care bara este în repaus? se deplasează la o viteză de 0,5 m / s?

Poate forța de frecare să fie forța motrice?

Ieșind om îl împinge pe drumul de întoarcere, de lucru pe forța ei de TP1 frecare statică. deoarece talpa în timpul propulsiei la repaus relativ la drum (indică uneori o amprentă clară a tălpii) (Fig. 17.8, a). Potrivit lui Newton a treia lege, de drumul pe persoana care operează aceeași putere modul de PT2 frecare statică. forward direcția.

Rezistența frecare statică și accelerează mașina (Fig. 17.8, b). Atunci când roata se rostogolește fără alunecare, punctul cel mai de jos se află relativ scump. vehicul cu roți (acționat de motor) împinge drumul înapoi, lucrează la puterea ei de odihnă TP1 frecare. Potrivit lui Newton a treia lege, drumul la volan împinge atomul (și cu ea, și auto) forța înainte de PT2 frecare statică. Este această putere și este adesea menționată ca o forță de tragere.

9. Care este locomotivele diesel cu scop (si electrice) fac foarte masive?

10. Coeficientul de frecare dintre pneurile de lider roțile vehiculului și drumul este egal cu 0,5. Să presupunem că rezistența aerului este neglijabilă.
a) Care maximă posibilă accelerare poate muta masina în cazul în care toate roțile - cele mai importante?
b) pentru a mări sau micșora posibila accelerația maximă a vehiculului, în cazul în care partea de sus ar fi fost doar doar roțile din față sau în spate? Justificați răspunsul.

Sfaturi. Accelerarea vehiculului datorită forței de frecare statică cu drumul.

întrebări și sarcini suplimentare

11. Figura 9.17 prezintă grafice ale forței de frecare din forța normală de reacție în timpul deplasării mesei trei bare diferite. Între un bar și o masă de frecare mai mare? Ce este?

12. Pe masa este un teanc de patru cărți identice cântărind 500 grame fiecare (Fig. 17.10). coeficientul de frecare între coperte de cărți este de 0,4. Ce forță orientată în direcție orizontală trebuie să fie aplicată, care deține restul cărții:
a) să se mute cartea 4?
b) muta cărțile 3 și 4 împreună?
c) 3 pentru a trage cartea?
d) 2 pentru a trage cartea?

13. Evaluarea la ceea ce viteza poate fi dispersat pentru 2 masini pe asfalt. Roata lui de conducere.