Тертя - це одне з найголовніших понять динаміки. Що ви знаєте про нього?

Ще в шкільні роки, в сьомому чи восьмому класі, кожна людина знайомиться з новим поняттям динамічної фізики, - тертям. Однак багато, подорослішавши, забувають, що таке тертя і яким чином діє ця сила. Давайте спробуємо розібратися в цій темі.

визначення поняття

Тертя - це явище, яке містить в собі наступний сенс: коли два тіла стикаються один з одним, на місці їх контакту утворюється особливе взаємодія, що перешкоджає тілам продовжувати рух відносно один одного. Ясно, що можна підрахувати значення взаємодії цих тіл. Сила тертя як раз таки і характеризує дана взаємодія кількісно. Якщо тертя відбувається між твердими тілами (наприклад, взаємодія книги з книжковою полицею або яблука зі столом), то така взаємодія називається сухим тертям.

Слід розуміти, що тертя - це сила, що має електромагнітну природу. Це означає, що причиною виникнення даної сили є взаємодія між частинками, з яких складається те чи інше тіло.

Яким буває тертя?

Завдяки різноманітності існуючих в нашому світі предметів можна визначити, що кожен з них має свою структуру і володіє індивідуальними властивостями. Це означає, що і взаємодія між різними предметами буде відрізнятися. Для правильного розуміння суті і грамотного вирішення багатьох завдань у фізиці прийнято умовно розділяти три види тертя. Отже, розберемо кожен окремо:

• перше тертя - це тертя спокою, яке виникає при відсутності відносного переміщення двох тіл. Ми можемо спостерігати його приклади всюди, адже сила, що виникає при цьому терті, утримує предмети в рівновазі. Наприклад, товари на рухомій стрічці транспортера, вбитий в стіну цвях або людина, що стоїть на підлозі.
• тертя ковзання - це умовно другий тертя. Значення ковзання визначається таким чином: коли до тіла, що знаходиться в рівновазі, прикладають силу, яка більше, ніж сила тертя спокою, починає діяти сила тертя ковзання, і тіло зрушується з місця.
• І наостанок, тертя кочення, пояснює взаємодію двох тіл, одне з яких перекочується по поверхні іншого. Різниця в терті кочення і ковзання пояснюється тим, що при будь-якому русі площі тіла зміщуються по довжині поверхні зіткнення, і замість розірваних міжмолекулярних зв`язків утворюються нові. А в разі коли колесо котиться без проковзування, молекулярні зв`язки при підйомі ділянок колеса розриваються набагато швидше, ніж при ковзанні. Виходить, що сила тертя кочення менше сили ковзання.

Де і як можна використовувати тертя?

Тертя - це незамінний явище, без якого ми б не змогли робити елементарні речі: ходити, сидіти або ж просто тримати предмети в руках. Тому не варто недооцінювати значення тертя. Як казав французький фізик Гильом: "Не будь тертя, наша Земля була б без єдиної шорсткості, вона була б подібна до рідкої краплі".

Мабуть, найкращий приклад, який найбільш точно характеризує тертя, - це робота колеса. Ще в давнину було помічено, що сили тертя кочення набагато менше сил тертя ковзання. Саме незаперечна користь тертя кочення послужила причиною того, що люди стали підкладати колоди або катки для переміщення важких і габаритних вантажів. З плином часу люди вдосконалювали знання про дивовижні властивості тертя кочення, спостерігали за рухом предметів під впливом сил тертя і, нарешті, винайшли колесо! У сучасному світі неможливо уявити життя без цих незамінних деталей, адже колеса - це другі "двигуни" будь-якого транспорту!

Як обчислити значення сили тертя?

Як і будь-яка інша сила, сила тертя володіє цілочисельними значеннями. Для того щоб точно визначити, скільки сили потрібно для переміщення або інших видів робіт, необхідно підрахувати силу тертя спокою. Цим зазвичай займаються інженери, коли, наприклад, будують заводи або ж винаходять нові пристрої. Однак навіть звичайні школярі стикаються з певними завданнями, де потрібно обчислити силу тертя. Отже, щоб підрахувати його значення, потрібно просто скористатися нескладної формулою: F_тертя = K * N, де k - це коефіцієнт тертя. Значення всіх коефіцієнтів залежить завжди від поверхні предмета, за яким рухається або з яким взаємодіє тіло. "N" в нашій формулі означає силу реакції опори на тіло. Вона залежить в першу чергу від маси тіла, яке стикається з поверхнею опори.

Обчислюємо значення сили в завданні

Припустимо, тіло масою m = 3 кг знаходиться на горизонтальній дошці. Коефіцієнт тертя між дерев`яною дошкою і тілом дорівнює 0,3. Як же знайти значення сили тертя? Дуже просто, всього-то потрібно підставити наші значення в формулу. Тільки потрібно врахувати, що N в даному випадку дорівнює вазі тіла (по 3-му закону Ньютона). Отже, шукана сила дорівнює (m * g) * k = (3 кг * 10 м / с²) * 0,3 = 9 H.