Равновесие тела при наличии трения

Как известно, при скольжении тела по опорной поверхности возникает сопротивление, тормозящее скольжение. Это явление учитывается путем введения в рассмотрение силы трения.

Рис.3.4

Свойства силы трения устанавливаются по результатам следующего эксперимента. На поверхности находится тело, к которому приложены две активные силы: нормальная к поверхности , модуль которой в ходе эксперимента не изменяется (например, сила тяжести тела или ее составляющая), и касательная к поверхности сила , модуль которой в ходе эксперимента постепенно увеличивается (Рис.3.4). Со стороны поверхности возникают в ответ нормальная реакция и сила трения .

Установленные в результате обработки описанного эксперимента закономерности сводятся к следующим положениям (законы Амантона–Кулона).

Сила трения действует в общей касательной плоскости к поверхностям соприкасающихся тел и противоположна тому направлению, в котором активно действующие силы стремятся сдвинуть тело.

2. Модуль силы трения при покое принимает всякий раз значение, необходимое для предотвращения проскальзывания тела по поверхности, но не может превзойти некоторого предельного значения, которое достигается на грани перехода тела от состояния покоя к состоянию скольжения:

3. Максимальное значение силы трения при покое пропорционально модулю силы нормальной реакции поверхности:

где — коэффициент трения при покое, который определяется экспериментально. Коэффициент зависит от материала тел, шероховатости, влажности, температуры трущихся поверхностей, но на его значение в широких пределах не влияют размеры площадки контакта тел.

4. При скольжении тела по шероховатой поверхности сила трения пропорциональна силе нормальной реакции поверхности:

и направлена в сторону, противоположную скольжению. Динамический коэффициент трения (коэффициент трения скольжения), помимо прочего, может зависеть от относительной скорости скольжения.