Силы трения. Силы сопротивления среды

Почему мы не скользим при каждом шаге

При шаге стопа стремится сдвинуть поверхность назад. Земля действует на стопу силой трения вперёд. Трение может помогать двигаться. Если поверхности не проскальзывают, это трение покоя.

Скольжение и силы

На брусок, скользящий вправо относительно неподвижной доски, трение действует влево. Реакция опоры направлена перпендикулярно поверхности. Сила тяжести действует вниз.

При равномерном горизонтальном движении тяга и трение равны по модулю. Рывок в начале движения не подходит для измерения трения скольжения. Для принятой модели $F_{тр}=\mu N$. Коэффициент μ зависит от пары поверхностей и их состояния, единицы у него нет.

При μ=0,3 и N=10 Н получаем 3 Н, при N=20 Н — 6 Н. Это модель при неизменных поверхностях. В школьном приближении сила сухого трения скольжения практически не зависит от видимой площади контакта.

Пример: m=1 кг, g=10 Н/кг, горизонтальная опора и только горизонтальная тяга. N=mg=10 Н, Fтр=3 Н. Своя попытка: m=2 кг, μ=0,2. Получишь 4 Н.

Когда тело ещё не сдвинулось

Если ящик остаётся неподвижным при тяге 3 Н, трение покоя равно 3 Н. Оно не обязано равняться максимальному значению. Без стремления к сдвигу на горизонтальной опоре трение может быть нулевым.

Качение обычно даёт меньшее сопротивление, чем скольжение. Смазка и подходящие материалы также помогают уменьшать трение; в обуви и тормозных механизмах важен достаточный контакт.

Сопротивление воздуха и воды

Сила сопротивления направлена против движения относительно среды. Её величина зависит от скорости, формы, размеров тела и свойств среды. Для одинаковой формы рост скорости увеличивает сопротивление. Единой формулы «сопротивление всегда пропорционально скорости» для всех условий нет.

Шайба замедляется из-за результирующей сил. После остановки формулу постоянного торможения нельзя продолжать так, будто шайба сама поедет обратно.

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. В числовых задачах поверхность горизонтальна, тяга горизонтальна, вертикальное ускорение нулевое; N=mg, g=10 Н/кг. μ — коэффициент трения скольжения, если не сказано иначе.

А. Брусок массой 2 кг скользит по столу. μ=0,30. Найди N и Fтр.

Б. Ящик остаётся неподвижным при горизонтальной тяге 4 Н. Максимальное трение покоя 9 Н. Чему равно действующее трение?

В. Один и тот же парашют движется относительно воздуха сначала медленно, затем быстрее. Как изменится сопротивление при прочих равных? Какие ещё два фактора на него влияют?

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: Брусок массой 3 кг скользит, μ=0,20. Найди силу трения.

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

1. Скользит брусок 0,5 кг, μ=0,4. Найди Fтр. 2) Почему колёса облегчают перевозку груза?

Главное

При скольжении Fтр=μN. Трение покоя подстраивается под условия равновесия до своего предела. Сопротивление среды зависит от относительной скорости, формы, размеров и среды.