Сила трения скольжения. Если приложенная сила (рис.1) достигает значения равного максимальной силе трения покоя, возникает скольжение бруска по поверхности стола

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.

Рис. 3. Демонстрация внешнего трения скольжения

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 F_тр, 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 F_тр 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.

Рис. 4. Зависимость силы трения скольжения от скорости

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 до F_{тр.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:

F_тр.ск=µ_скN.

Коэффициент трения скольжения зависит от материала и состояния поверхности тел, а также от относительной скорости движения.

В первом приближении можно считать µ_ск равным коэффициенту трения покоя µ_o.

Дата добавления: 2015-05-06