W latach szkolnych, w siódmym lub ósmym wiekuzajęcia, każda osoba zapoznaje się z nową koncepcją fizyki dynamicznej - tarcie. Jednak wielu dorastając zapomina, czym jest tarcie i jak działa ta siła. Spróbujmy zrozumieć ten temat.
Definicja pojęcia
Tarcie jest zjawiskiem, które ucieleśnianastępujące znaczenie: gdy dwa ciała stykają się ze sobą, w miejscu ich kontaktu powstaje specjalna interakcja, która zapobiega dalszemu przemieszczaniu się ciał względem siebie. Oczywiste jest, że można obliczyć wartość interakcji tych ciał. Siła tarcia precyzyjnie charakteryzuje tę interakcję ilościowo. Jeśli tarcie występuje między ciałami stałymi (na przykład interakcja książki z półką z książkami lub jabłko ze stołem), to interakcja nazywa się tarciem suchym.
Należy rozumieć, że tarcie jest siłą, która macharakter elektromagnetyczny. Oznacza to, że przyczyną tej siły jest interakcja między cząstkami tworzącymi to lub inne ciało.
Co to jest tarcie?
Ze względu na różnorodność występującą w naszym świecieobiekty można stwierdzić, że każdy z nich ma własną strukturę i posiada indywidualne właściwości. Oznacza to, że interakcja między różnymi obiektami będzie inna. W celu prawidłowego zrozumienia istoty i kompetentnego rozwiązania wielu problemów w fizyce, zwyczajowo dzieli się trzy rodzaje tarcia. Przeanalizujmy więc każdy z nich osobno:
- Pierwsze tarcie jest tarciem statycznym, które występuje, gdybrak względnego ruchu dwóch ciał. Przykłady tego możemy zobaczyć wszędzie, ponieważ siła wynikająca z tego tarcia utrzymuje przedmioty w równowadze. Na przykład towary na poruszającym się przenośniku taśmowym, gwoździe wbitym w ścianę lub osoba stojąca na podłodze.
- Tarcie ślizgowe - to jest warunkowo drugie tarcie.Wartość poślizgu określa się w ten sposób: gdy na ciało w stanie równowagi przykładana jest siła większa niż siła tarcia w spoczynku, zaczyna działać siła tarcia ślizgowego i ciało przemieszcza się ze swojego miejsca.
- Wreszcie, tarcie tocznewyjaśniając interakcję dwóch ciał, jeden zktóry przetacza się po powierzchni innego. Różnicę w tarciu tocznym i ślizgowym tłumaczy się tym, że przy każdym ruchu obszary ciała są przemieszczane wzdłuż powierzchni styku i zamiast zerwanych wiązań międzycząsteczkowych powstają nowe. A w przypadku, gdy koło toczy się bez poślizgu, wiązania molekularne są zrywane podczas podnoszenia części koła znacznie szybciej niż podczas poślizgu. Okazuje się, że siła tarcia tocznego jest mniejsza niż siła poślizgu.
Gdzie i jak można zastosować tarcie?
Tarcie to niezastąpione zjawisko, bez którego mynie byłby w stanie robić podstawowych rzeczy: chodzić, siedzieć lub po prostu trzymać przedmioty w rękach. Dlatego nie lekceważ znaczenia tarcia. Jak powiedział francuski fizyk Guillaume: „Gdyby nie było tarcia, nasza Ziemia byłaby bez jednej nierówności, byłaby jak kropla cieczy”.
Być może najlepszy przykład, który jest najdokładniejszycharakteryzuje tarcie, jest pracą koła. Już w starożytności zauważono, że siły tarcia tocznego są znacznie mniejsze niż siły tarcia ślizgowego. To niezaprzeczalne zalety tarcia tocznego, które spowodowały, że ludzie używają kłód lub walców do przenoszenia ciężkich i nieporęcznych ładunków. Z biegiem czasu ludzie pogłębiali swoją wiedzę o niesamowitych właściwościach tarcia tocznego, obserwowali ruch obiektów pod wpływem sił tarcia, aż wreszcie wynaleźli koło! We współczesnym świecie nie sposób wyobrazić sobie życia bez tych niezastąpionych części, ponieważ koła to drugie „silniki” każdego transportu!
Jak obliczyć wartość siły tarcia?
Jak każda inna siła, siła tarcia mawartości całkowite. Aby dokładnie określić, ile siły potrzeba do ruchu lub innego rodzaju pracy, konieczne jest obliczenie statycznej siły tarcia. Robią to zwykle inżynierowie, gdy np. Budują fabryki lub wymyślają nowe urządzenia. Jednak nawet zwykli uczniowie mają do czynienia z pewnymi zadaniami, w których wymagane jest obliczenie siły tarcia. Aby obliczyć jego wartość, wystarczy użyć prostego wzoru: Ftarcie = K * N, gdzie k jest współczynnikiem tarcia.Wartość wszystkich współczynników zawsze zależy od powierzchni obiektu, po którym ciało się porusza lub z którym oddziałuje. „N” w naszym wzorze oznacza siłę reakcji podpory na organizm. Zależy to przede wszystkim od ciężaru ciała, które styka się z powierzchnią nośną.
Obliczamy wartość siły w zadaniu
Załóżmy, że znajduje się na nim ciało o masie m = 3 kgtablica pozioma. Współczynnik tarcia między drewnianą deską a nadwoziem wynosi 0,3. Jak obliczasz wartość siły tarcia? To bardzo proste, wystarczy podstawić nasze wartości do formuły. Musisz tylko wziąć pod uwagę, że N w tym przypadku jest równe masie ciała (zgodnie z trzecim prawem Newtona). Zatem wymagana siła to (m * g) * k = (3 kg * 10 m / s2) * 0,3 = 9 H.
