Găsim forța de frecare. Formula pentru forța de frecare

Fricțiunea este un fenomen pe care îl confruntăm în viața de zi cu zi tot timpul. Determinați dacă fricțiunea este dăunătoare sau utilă, imposibilă. A face chiar și un pas pe gheață alunecoasă este o muncă grea, pe o suprafață aspră aspră, plimbarea dă plăcere. Părțile din vehiculele fără grăsime se uzează mult mai repede.

Studiul de frecare, cunoașterea proprietăților sale de bază permite unei persoane să o folosească.

Forța de frecare din fizică

Forța generată de mișcarea sau tentativă de mișcare a suprafeței corpului altui, îndreptat împotriva direcției de mișcare aplicate corpurilor în mișcare, numită forța de frecare. Modulul forței de frecare, a cărui formulă depinde de mulți parametri, variază în funcție de tipul de rezistență.

Se disting următoarele tipuri de frecare:

• odihnă;

• alunecare;

• rulare.

Orice încercare de a muta un obiect greu (dulap, piatră) duce la stres forțele omului. În același timp, subiectul nu este întotdeauna pus în mișcare. previne această frecare odihnă.

Stare de odihnă

estimativ formula forței Fricțiunea de odihnă nu permite determinarea acesteia cu suficientă precizie. În virtutea celui de-al treilea Legea lui Newton magnitudinea forței de repaus depinde de forța aplicată.

Cu forța crescătoare, forța de frecare crește de asemenea.

0 < F_{alarmă triplă} < F_max

Fricțiunea de odihnă nu permite ca cadrele să fie aruncate în copac, butoanele cusute cu fire sunt bine fixate. Este interesant faptul că este rezistența odihnei care permite să mergem. Și este îndreptată în cursul mișcării unei persoane, care contrazice situația generală a lucrurilor.

Slip fenomen

Odată cu creșterea forței externe care conduce corpul, până la valoarea celei mai mari forțe de frecare, se află în mișcare. Forța de frecare alunecătoare este considerată în procesul de alunecare a unui corp deasupra suprafeței celuilalt. Valoarea sa depinde de proprietățile suprafețelor care interacționează și de forța acțiunii verticale pe suprafață.

Formula de calcul forțele de forță Slip: F ​​= mu-P, unde mu - coeficientul de proporționalitate (frecare alunecoasă), P - forța presiunii verticale (normale).

Una dintre forțele motrice este o forță de frecare alunecoasă, a cărei formulă este înregistrată utilizând forța de reacție a suportului. Datorită îndeplinirii celei de-a treia legi a lui Newton, forțele de presiune normală și reacția suportului sunt egale în magnitudine și opuse în direcția: P = N.

Înainte de a găsi forța de fricțiune, a cărei formulă dobândește o formă diferită (F = mu-N), determină rezistența reacției.

Coeficientul de rezistență la alunecare este introdus experimental pentru două suprafețe de frecare, depinde de calitatea prelucrării și a materialului.

Tabel. Valoarea coeficientului de rezistență pentru diferite suprafețe

Cea mai mare forță de fricțiune de odihnă, a cărei formulă a fost scrisă mai sus, poate fi definită în același mod ca și forța de frecare alunecoasă.

Acest lucru devine important în rezolvarea problemelor determinării forței rezistenței în mișcare. De exemplu, o carte care este condusă de o mână, presată de sus, alunecă sub acțiunea unei rezistențe la odihnă, care apare între mâna și carte. Mărimea rezistenței depinde de valoarea forței presiunii verticale asupra cărții.

Rolling phenomenon

Trecerea strămoșilor noștri de la căruțe la caruri este considerată revoluționară. Invenția roții este cea mai mare invenție a omenirii. Frecvența de rulare, care are loc atunci când roata se deplasează de-a lungul suprafeței, este mult inferioară mărimii rezistenței la alunecare.

Aspectul forțelor de frecare este asociat cu forțele de presiune normală a roților la suprafață, are o natură care o deosebește de alunecare. Datorită ușoară deformare a roții, diferite forțe de presiune apar în centrul zonei formate și de-a lungul marginilor sale. Această diferență de forțe determină apariția rezistenței în timpul rulării.

Formula de calcul pentru forța de frecare la rulare este de obicei luată în același mod ca și procesul de alunecare. Diferența este văzută exclusiv în valorile coeficientului de rezistență.

Natura rezistenței

Când se modifică rugozitatea suprafețelor frecare, se modifică și valoarea forței de frecare. Cu o mărire mare, cele două suprafețe adiacente arată ca niște nereguli cu vârfuri ascuțite. Când sunt suprapuse, părțile proeminente ale corpului se ating unul de celălalt. Suprafața totală de contact este nesemnificativă. Când vă mișcați sau încercați să mutați corpurile "vârfuri" creați rezistență. Mărimea forței de frecare nu depinde de suprafața suprafețelor de contact.

Se pare că două suprafețe perfect netede nu ar trebui să aibă nici o rezistență. În practică, forța de frecare în acest caz este maximă. Această discrepanță se explică prin natura originii forțelor. Acestea sunt forțe electromagnetice care acționează între atomii de corpuri interacționate.

Procesele mecanice care nu sunt însoțite de frecare în natură sunt imposibile, deoarece nu există posibilitatea de a "deconecta" interacțiunea electrică a corpurilor încărcate. Independența forțelor de rezistență de poziția reciprocă a cadavrelor le face posibilă numirea lor nonpotențială.

Este interesant faptul că forța de fricțiune, a cărei formulă variază în funcție de viteza corpurilor de interacțiune, este proporțională cu pătratul vitezei corespunzătoare. Pentru o astfel de forță se referă la forța rezistenței vâscoase a unui lichid.

Mișcarea într-un lichid și gaz

Deplasarea unui solid în lichid sau gaz, lichid lângă o suprafață solidă, este însoțită de o rezistență vâscoasă. Originea sa este asociată cu interacțiunea straturilor de fluid tras de un corp solid în procesul de mișcare. Viteza diferită a straturilor este o sursă de frecare vâscoasă. Particularitatea acestui fenomen este absența frecarii lichide a odihnei. Indiferent de magnitudinea impactului exterior, corpul intră în mișcare în timp ce se află în lichid.

În funcție de viteza de deplasare, forța de rezistență este determinată de viteza de mișcare, de forma corpului în mișcare și de viscozitatea fluidului. Mișcarea în apă și uleiul aceluiași corp este însoțită de rezistență diferită în mărime.

Pentru viteze mici: F = kv, unde k este un coeficient de proporționalitate, în funcție de dimensiunile liniare ale corpului și de proprietățile mediului, v este viteza corpului.

Temperatura lichidului afectează de asemenea frecarea din acesta. În condiții de îngheț vehiculul să fie încălzit, astfel încât uleiul încălzit (vâscozitatea scade) și a contribuit la reducerea distrugerii motorului în datele de contact.

Creșteți viteza de deplasare

O creștere semnificativă a vitezei corpului poate provoca apariția fluxurilor turbulente, în timp ce rezistența crește brusc. Valoarea are: pătratul vitezei de mișcare, densitatea mediului și suprafața corpului. Formula pentru forța de frecare ia o altă formă:

F = kv², unde k este un coeficient de proporționalitate, în funcție de forma corpului și de proprietățile mediului, v este viteza corpului.

Dacă corpul este raționalizat, turbulența poate fi redusă. Forma corpului de delfini și balene este un exemplu perfect al legilor naturii care afectează viteza animalelor.

Abordarea energetică

Lucrarea de mutare a corpului este împiedicată de rezistența mediului. Când se folosește legea conservării energiei, se spune că schimbarea energiei mecanice este egală cu forța forțelor de fricțiune.

Forța de forță se calculează după formula: A = Fscosalpha-, unde F este forța prin care corpul se deplasează cu o distanță s, alfa - este unghiul dintre direcțiile de forță și deplasare.

Evident, forța de rezistență este opusă deplasării corpului, de unde cosalpha- = -1. Lucrarea forței de frecare, a cărei formulă are forma A_mp = - Fs, valoarea este negativă. În acest caz, energie mecanică se transformă în interior (deformare, încălzire).