Пам’ятаєте відчуття, коли ви посковзнулися на мокрій підлозі? Або коли ваш олівець випав з рук? Це все прояви сили тертя, яка постійно діє навколо нас. Вона допомагає нам ходити, тримати речі в руках і спиняти автомобіль. Водночас, саме через неї ми витрачаємо більше палива і змушені міняти підошви на взутті. Давайте розберемося з цим цікавим фізичним явищем простими словами.
Що таке сила тертя?
Сила тертя — це сила, яка виникає при контакті двох поверхонь і заважає їх руху одна відносно одної. Вона завжди напрямлена проти руху тіла.
У мікросвіті тертя виникає через нерівності поверхонь. Навіть найгладкіші на вигляд предмети мають мікроскопічні горбики та западини. Коли дві поверхні торкаються, ці нерівності чіпляються одна за одну, створюючи опір руху.
Види сили тертя
Існує кілька основних видів тертя, які ми зустрічаємо щодня:
Тертя спокою діє на тіло, яке не рухається, але на нього діє інша сила. Наприклад, коли ви намагаєтесь зрушити з місця важку шафу, спочатку треба подолати тертя спокою. Ви відчуваєте, як шафа “чинить опір”, а потім раптом починає рухатись.
Тертя ковзання виникає, коли одне тіло ковзає по поверхні іншого. Коли ви їдете на санчатах з гірки, тертя ковзання сповільнює ваш рух. Цікаво, що тертя ковзання зазвичай менше за тертя спокою.
Тертя кочення з’являється, коли тіло котиться по поверхні. Саме тому колеса полегшують переміщення предметів — тертя кочення значно менше за тертя ковзання. Згадайте, наскільки легше котити валізу на колесах, ніж тягнути її по підлозі.
В’язке тертя діє на тіла, що рухаються в рідинах або газах. Коли ви пливете у басейні, саме в’язке тертя уповільнює ваш рух у воді.
Формули та розрахунки
Формули та розрахункиСилу тертя можна обчислити за простою формулою:
F = μN
Де:
- F — сила тертя
- μ (мю) — коефіцієнт тертя
- N — сила нормальної реакції опори (у простих випадках дорівнює вазі тіла)
Коефіцієнт тертя — це число, яке показує, наскільки сильно труться поверхні. Він залежить від матеріалів і стану поверхонь. Наприклад, для гуми по асфальту коефіцієнт тертя приблизно 0,7, а для льоду по льоду — лише 0,02.
Простий приклад: книга масою 1 кг стоїть на столі. Сила нормальної реакції N = mg = 1 кг × 9,8 м/с² = 9,8 Н. Якщо коефіцієнт тертя між книгою і столом μ = 0,3, то сила тертя спокою F = 0,3 × 9,8 Н = 2,94 Н.
Фактори, що впливають на силу тертя
На силу тертя впливають такі фактори:
Шорсткість поверхонь. Чим більш шорсткі поверхні, тим більше тертя між ними. Так, по грубому асфальту важче ковзати, ніж по гладкій плитці.
Сила притиснення. Чим сильніше тіла притиснуті одне до одного, тим більше тертя. Саме тому важку шафу важче зрушити з місця, ніж легкий стілець.
Матеріали контактуючих тіл. Різні матеріали мають різні коефіцієнти тертя. Гума по асфальту дає більше тертя, ніж пластик по льоду. Ми користуємось цим щодня: підошва зимового взуття зроблена з матеріалів, що мають високе тертя.
Значення сили тертя в житті
Сила тертя відіграє надзвичайно важливу роль у нашому житті:
Позитивні аспекти:
- Дозволяє нам ходити
- Дає можливість гальмувати автомобілю
- Допомагає утримувати предмети в руках
- Робить можливим зав’язувати вузли
Негативні аспекти:
- Спричиняє знос деталей механізмів
- Збільшує витрати палива в двигунах
- Призводить до нагрівання і можливого пошкодження деталей
Способи зменшення та збільшення тертя
Способи зменшення та збільшення тертяМи постійно намагаємось керувати силою тертя:
Для зменшення тертя використовують:
- Мастила (олія в двигуні автомобіля)
- Підшипники (в колесах велосипеда)
- Полірування поверхонь (гладкі корпуси кораблів)
Для збільшення тертя застосовують:
- Шершаві поверхні (протектор шин)
- Спеціальні матеріали (гумова підошва взуття)
- Присипки (пісок на слизькій дорозі взимку)
Сила тертя — це фізичне явище, яке супроводжує нас повсюди. Розуміння її природи і властивостей допомагає нам ефективно використовувати її переваги і боротися з недоліками. Від підбору зимового взуття до розробки сучасних двигунів — знання про тертя роблять наше життя безпечнішим, комфортнішим і ефективнішим.
Цікаво спостерігати, як у повсякденних речах проявляються закони фізики. Наступного разу, коли будете чистити взуття або змащувати скрипучі двері, згадайте про невидиму, але таку важливу силу тертя.
