Деякі фізичні явища можуть здаватися надто складними для розуміння, особливо якщо вивчати їх лише з наукової точки зору. До списку термінів, які часто викликають багато запитань, відносять зокрема силу тертя. Спеціально для вас ми підготували матеріал, у якому спробували простими словами пояснити це явище. Отож, розберемо від А до Я, що таке тертя, і як ми можемо стикатися з ним у повсякденному житті.
Фізика небезпідставно вважається одним з найскладніших предметів шкільної програми. Одна справа вивчити всі формули напам’ять, проте розумітися в них – задача не з простих. Не дивно, що більшість школярів та студентів вищих навчальних закладів потребують додаткових занять, щоб засвоїти навчальний матеріал.
Якщо ви хочете покращити власні знання з фізики, рекомендуємо не зволікати й просто звернутися за допомогою до репетитора. Для цього скористайтеся сайтом БУКІ – супер зручною платформою для пошуку викладачів з будь-яких предметів.
Сила тертя у повсякденному житті
Ще на уроці фізики у 7 класі ми вивчили, що тертя – це сила між двома поверхнями, що ковзають чи намагаються ковзати одна по одній. Звучить трішки складнувато, тому краще пояснити на прикладі.
Що таке тертя? У природі це фізичне явище відповідає за безліч процесів, які ми спостерігаємо щодня. Ми ходимо по землі, білки стрибають на гілках дерев, вода точить камінь, снігова лавина спускається з гори, машина їде дорогою – усе це і є сила тертя.
Як діє тертя?
Тертя завжди діє в напрямку, протилежному до того, в якому намагається рухатися об’єкт. Тобто тертя завжди уповільнює пересування рухомого об'єкта. Величина тертя залежить від матеріалів, з яких виготовлені дві поверхні. Чим шорсткіша поверхня, тим більшою буде сила тертя.
Хоча дві поверхні, які контактують, можуть здаватися дуже гладкими, у мікроскопічному масштабі вони мають багато нерівностей і западин, які призводять до тертя. На практиці неможливо створити предмет, який має абсолютно гладку поверхню.
За законом збереження енергії, жодна енергія в системі ніколи не знищується. У більшості випадків тертя виробляє теплову енергію, яка розсіюється через середовище і самі предмети. Перевірити твердження, що тертя виробляє тепло, досить легко. Спробуйте швидко потерти руки. Ви майже одразу відчуєте, що вони стануть теплішими від ваших рухів.
Тертя – надзвичайно корисна сила. Воно запобігає ковзанню нашого взуття по поверхні землі під час ходьби, а також запобігає ковзанню автомобільних шин по дорозі. Іноді ми хочемо зменшити силу тертя. Наприклад, ми використовуємо масло, щоб зменшити тертя між рухомими частинами двигуна автомобіля, які з часом можуть виходити з ладу через постійну взаємодію. Масло розділяє поверхні й може протікати між ними. Зменшення тертя означає, що рухомі частини автомобіля менше зношуються та виділяється менше тепла.
Читайте також: Як швидко вивчити таблицю Менделєєва?
Види тертя: приклади
Виділяють 3 види тертя: сила тертя ковзання, сила тертя спокою та сила тертя кочення. Розповімо про кожен з видів у спрощеному варіанті, а також розглянемо декілька простих прикладів.
|
Сила тертя ковзання |
Сила тертя спокою |
Сила тертя кочення |
|
Це сила, яка виникає під час ковзання одного тіла по поверхні іншого. |
Сила, яка виникає, коли намагаються зрушити одне з тіл, що перешкоджає рухові іншого тіла |
Це сила, яка виникає, коли кругле тіло котиться поверхнею іншого тіла. |
|
Приклад: Катання на санчатах, яке обожнюють всі дітлахи. Виробники санчат створюють їх таким чином, щоб поверхня ніжок мала практично ідеальну гладкість і вони швидко спускалися зі снігових гірок. |
Приклад: Коли вам потрібно пересунути з одного місця на інше важку шафу, диван чи навіть просто стілець. Саме за такі процеси відповідає сила тертя спокою. Складність виконання цих маніпуляцій полягає у тому, що об’єкт, який ви хочете посунути, перебуває у стані спокою, а ви намагаєтеся зрушити його за допомогою зовнішньої сили. |
Приклад: Рух автомобіля дорогою. Завдяки колесам машина може рухатися дорогою з шаленою швидкістю і малими енергетичними затратами. |
Закони тертя
З поняттям тертя класично ототожнюють закон Амонтова-Кулона. Хоча вперше про силу тертя розповідав ще Леонардо да Вінчі. У 1519 році він сформулював твердження, згідно з яким тертя – це процес, що виникає при контакті одного тіла з поверхнею іншого тіла. При цьому сила тертя повинна бути пропорційною навантаженню, спрямованому проти напрямку руху.
Вже у 1699 році Амонтов перевідкрив модель Леонардо да Вінчі, а Кулон остаточно обґрунтував її у своїх роботах. Для визначення сили тертя науковці ввели поняття коефіцієнта тертя – фізичної константи, завдяки якій можна визначити силу тертя для будь-яких матеріалів, що контактують між собою в умовах тертя.
Читайте також: Що таке фотосинтез?
Сила тертя: формула
Формула сили тертя зазвичай виглядає так:
Fтр = k*N
Де:
- Fтр – це позначення сили тертя у фізиці.
- k – коефіцієнт тертя.
- N – це сила опору.
Сила тертя вимірюється у Ньютонах (Н).
Як знайти коефіцієнт тертя?
Як ми казали раніше, коефіцієнт тертя – це стала величина. У деяких формулах його можуть позначати не літерою k, а символом µ. Визначати коефіцієнт окремо не потрібно, варто лише дізнатися значення у спеціальній таблиці, де кожен матеріал має відповідний показник.
Як знайти силу опори?
На відміну від коефіцієнта тертя, силу опори потрібно визначати самостійно. Вона має просту формулу:
N = m * g
- N – це позначення сили опори у фізиці.
- m – маса тіла, яке діє на поверхню іншого тіла.
- g – прискорення вільного падіння. Величина g постійна. Вона дорівнює 9,8 м/с2.
Формула сили тяги
Для розрахування сили тертя кочення використовують дещо іншу формулу – силу тяги. Сила тяги вважається головною рушійною силою будь-якого транспортного засобу. Вона утворюється в районі контакту автомобільної шини і дорожнього покриття.
Сила тяги – це сила, яка прикладається на нерухому поверхню для підтримки тіла в постійному русі. Силу тяги зазвичай знаходять за допомогою другого закону Ньютона, у якому йдеться що: сума сил, які впливають на тіло, що рухається, дорівнює масі, помноженій на прискорення.
Найчастіше силу тяги знаходять за допомогою загальної формули:
Ft – Fc = m * a
- Fт – сила тяги.
- Fс – сили опору.
- m – маса тіла.
- a – прискорення.
Хибно стверджувати, що фізика – це проста наука, що під силу кожному. В багатьох випадках, щоб дійсно зрозуміти складну тему з цього предмета недостатньо просто прослухати урок чи лекцію. Варто приділяти багато часу теорії, а також на практиці перевіряти кожну формулу, закон чи аксіому.
Індивідуальні заняття – один з найкращих способів вивчити незрозумілий предмет, зокрема фізику. Якщо вам потрібен репетитор, ви можете знайти його на нашій платформі БУКІ. Ми зібрали понад 90 тисяч вчителів в одному місці, щоб ви могли обрати спеціаліста відповідно до ваших потреб та побажань.
