Физическая природа сил

В механике рассматриваются силы трения, упругости, тяготения.

При движении тела по горизонтальной поверхности другого тела, при отсутствии действия на него других сил со временем остановится. Это обусловлено силой трения. Она зависит от относительных скоростей тел. Силы трения могут быть разной природы. Различают внешнее (сухое) и внутреннее (жидкое или вязкое) трение. Внешнее трение возникает в плоскости касания при перемещении двух тел. если тела неподвижны друг относительно друга, то говорят о трении покоя. В зависимости от характера относительного движения разделяют трение скольжения и качения.

Внутреннее трение возникает между частями одного и того же тела, например, между различными слоями жидкости или газа, скорости которых различны.

Гидродинамическое трение (слой смазки достаточно толстый). Внешнее трение обусловлено шероховатостью соприкасающихся поверхностей: в случае очень гладких поверхностей трение обусловлено силами межмолекулярного притяжения.

Максимальная сила трения покоя равна той наименьше, внешней силе, которая вызывает скольжение тел. вообще сила трения скольжения всегда меньше максимальной силы трения покоя. Тело лежит на плоскости (Рис.5).

N

F_тр F

Рисунок 5

Приложена горизонтальная сила F. Тело придет в движение тогда, когда сила F›F_тр. Французский физики Г. Амонтон (1663-1705) и Ш. Кулон (1736-1806) опытным путем установили закон: «Сила трения скольжения F_тр пропорциональна силе N нормального давления, с которой одно тело действует на другое». (6),

где k – коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностей, т.е. от рода вещества и качества обработки поверхностей.

Трение играет большую роль в природе и технике. Польза и вред трения (смазка и др.). Уменьшение трения: замена скольжения качением (подшипники, колеса, катки). Коэффициент трения качения в десятки раз меньше коэффициента трения скольжения.

Сила трения качения выражается следующей формулой

(7)

где N – сила нормального давления, R – радиус катящегося тела; η – коэффициент трения качения (имеет размерность длины). Сила трения качения обратно пропорциональна радиусу катящегося тела (плохие дороги – лучше колеса с большим радиусом и др.).

Природа сил различна:

Сила упругости (∆х – деформация, k – коэффициент пропорциональности) (Е – модуль-Юнга, х – длина, S – поперечное сечение).

Сила трения (k – коэффициент трения, N – сила нормального давления).

Сила тяготения (F=mg); G = 6,67•10^-11 Нм²/кг²; g = 9,81 м/с².

Силы при криволинейном движении (центростремительные) .

Электростатические силы .

Сила взаимодействия электрических токов и другие.

Дата добавления: 2014-01-04