Сила трения

Силы трения проявляются при перемещении соприкасающихся тел или их частей относительно друг друга. Трение которое возникает при относительном перемещении двух соприкасающихся тел называется внешним трением. Трение которое возникает при перемешении частей одного и тогоже тела называется внутренним трением. Сила трения которая возникает при движении твёрдого тела в жидкости или газе относится к классу внутреннего трения поскольку в этом случае слои жидкости или газа соприкосаются с телом вовлекают в данное движение другие слои жидкости или газа и возникает трение между этими слоями. Трение между поверхностями твёрдых тел при отсутсвии смазки между ними относится с классу сухого трения. Трение между твёрдыми телами и жидкой или газообразной средой называется вязким. Сухое трение можно разделить на трение качения и трение скольжения. Силы трения направленные по касательным к трущимся поверхностям. При этом сила трения противополдожна относительному смещению этих поверхностей относительно друг друга. Как например если два слоя жидкости движутся относительно друг друга с различной скоростью то на слой движущийся с большей скоростью действует сила трения направленная против движения, а на слой движущийся с меньшей скоростью действует сила трения направленная по движению тела. В том случае если некоторое тело находится в состоянии покоя, то на него действует сила трения покоя.

Некоторое тело находится в состоянии покоя к нему прикладывают внешнюю силу F, тело продолжает оставаться в состоянии покоя это говорит о том, что тангенциальная составляющая силы по отношению к поверхности соприкосновения не превышает силу трения покоя. При увеличении силы F тело продолжает оставаться в состоянии покоя при этом автоматически увеличивается сила трения покоя действующая на тело. Когда внешняя сила превзойдет по величине максимальную силу трения покоя, то в этом случае тело начнёт двигаться, а сила трения покоя переходит в силу трения скольжения.

Максимальная сила трения скольжения может быть определена:

где:  - Коэффициент трения; N – сила реакции опоры.

Реально сила трения скольжения зависит от скорости, но эта зависимость не значительная и поэтому ей пренебрегают. Коэффициент трения зависит от при роды и состояния трущихся поверхностей. В случае трения скольжения он также зависит и от скорости. В случае гладких поверхностей начинает играть роль силы межмолекулярного взаимодействия между трущимися поверхностями и в этом случае сила трения может быть определена следующим образом.

где: и – истинный коэфициент трения; N – Сила нормального давления со стороны поверхности; Р0 – Добавочное давление обусловленное силами межмолекулярного взаимодействия; S – площадь соприкосающихся поверхностей.

Сила трения может играть как положительную так и отрицательную роль в жизни и технике. Благодаря силе трения человек ходит по земле и колёса вращаются. При взаимодействии деталей сносятся механизмы. Отрицательное влияни трения можно уменьшить путём замены сухого трения на вязкое.

Вязкое трение: В отличие от сухого трения вязкое характерно тем, что сила вязкого трения образуется одновременно со скоростью. Поэтому как бы не была мала внешняя сила она может сообщить относительную скорость слоям вязкой среды. Вязкими средами являются жидкости или газы. Зависимость силы вязкого трения от скорости представлена на рисунке.

В данном случае изображена сила трения действующая на твёрдое тело движущееся в вязкой среде со скоростью V. При небольших скоростях сила трения пропорциональна скорости.

где: К – коэфициент силы трения.

Знак минус говорит о том что сила трения направлена противоположно трению.

При больших скоростях линейный закон зависимости силы трения от скорости переходит в квадратичный закон зависимости силы трения от скорости.