Сила трения

Санки, скатившись с горы, по инерции скользят по горизонтальному пути. Однако они не движутся равномерно, скорость их постепенно уменьшается, и через некоторое время они останавливаются. Мальчик, разбежавшись, скользит на коньках по льду, но, как бы, ни был гладок лед, мальчик все-таки останавливается. Останавливается и велосипед, когда велосипедист прекращает вращать педали. Мы знаем, что причиной всякого изменения, в данном случае уменьшения, скорости движения является сила. Значит, и в рассмотренных примерах на каждое движущееся тело действовала сила.

Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная против движения, называется силой трения (рис. 67).

Сила трения — это еще один вид силы, отличающийся от рассмотренных ранее силы тяжести и силы упругости.

Одна из причин возникновения силы трения заключается в шероховатостях соприкасающихся тел. Даже гладкие на вид поверхности тел имеют неровности, бугорки и царапины. На рисунке 68, а эти неровности изображены в увеличенном виде. Когда одно тело скользит или катится по поверхности другого, эти неровности зацепляются друг за друга, что создает некоторую силу, задерживающую движение.

Другая причина трения — взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.

Когда поверхности тел шероховаты, грубо обработаны, то возникновение силы трения обусловлено главным образом первой причиной. Но если поверхности тел хорошо отполированы, то при соприкосновении часть их молекул располагается так близко друг от друга, что заметно начинает проявляться притяжение между молекулами соприкасающихся тел.

Силу трения можно уменьшить во много раз, если ввести между трущимися поверхностями смазку. Слой смазки (рис. 68, б) разъединяет поверхности трущихся тел, мешает им соприкасаться. Теперь скользят друг по другу не поверхности тел, а слои смазки, смазка в большинстве случаев жидкая, а трение слоев жидкости меньше, чем твердых поверхностей. Малое трение при скольжении по льду, например на коньках, объясняется тоже действием смазки: между коньками и льдом образуется тонкий слой воды. В технике в качестве смазки широко применяют различные масла.

При скольжении одного тела по поверхности другого возникает сила трения, которую называют трением скольжения. Такое трение возникает, например, при движении саней и лыж по снегу.

Если же одно тело не скользит, а катится по другому, то трение, возникающее при этом, называют трением качения. Так, при движении колес вагона, автомобиля, при перекатывании круглых бревен или бочек по земле проявляется трение качения.

Силу трения можно измерить. Чтобы измерить, например, силу трения скольжения деревянного бруска по доске или по столу, надо прикрепить к бруску динамометр (рис. 69, а) и равномерно двигать брусок по доске. Что при этом покажет динамометр? На брусок действуют две силы — сила упругости пружины динамометра, направленная в сторону движения, и сила трения, направленная против движения. Так как брусок движется равномерно, то это значит, что равнодействующая этих двух сил равна нулю, т. е. эти силы равны по модулю, но противоположны по направлению. Динамометр показывает силу упругости (силу тяги), равную по модулю силе трения.

Таким образом, измеряя силу, с которой динамометр действует на тело при его равномерном движении, мы находим силу трения.

Если на брусок положить груз, например гирю, или нажать на брусок рукой и измерить по описанному выше способу силу трения, то она окажется больше. Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем больше сила трения, возникающая при этом.

Положив деревянный брусок на две круглые палочки, можно измерить силу трения качения (рис, 69, б), Она оказывается меньше силы трения при скольжении. Таким образом, при равных нагрузках сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения. Именно поэтому люди еще в древности применяли катки для перетаскивания грузов, а позднее стали использовать колесо.

Вопросы. 1. Какие известные вам наблюдения и опыты показывают, что существует сила трения? 2, Какую силу называют силой трения? 3. В чем заключаются причины трения? 4. Как смазка влияет на силу трения? Объясните это. 5. Какие виды трения вы знаете? 6. В каких случаях говорят о. трении скольжения? 7. Какое трение называется трением качения? 8. Как можно измерить силу трения? 9. Как показать, что сила трения зависит от силы, прижимающей тело к поверхности? 10. Как показать на опытах, что при равных нагрузках сила трения скольжения больше силы трения качения?