Сила трения.

· Внешнимтрениемназывают механическое сопротивление, возникающее в плоскости касания прижатых друг к другу тел при их относительном перемещении.

Отметим, что внутренним трением называют трение между между частями одного итого же тела, например между слоями жидкости или газа. По характеру движения различают внешнее трение скольжения и качения. Сила трения F_ТР – это сила, направленная противоположно относительному перемещению данного тела. Если относительное движение представляет собой скольжение, то возникает силатрения скольжения F_ТР равная F_t (см. рис. 2.10). Величина этой силы зависит от величины нормальной составляющей реакции опоры F_nºN:

,

где m – коэффициенттрения скольжения, величина которого определяется экспериментально, он зависит от материала соприкасающихся тел и от качества обработки их поверхностей; но очень слабо зависит от относительной скорости движения тел, и в большинстве случаев этой зависимостью пренебрегают. Коэффициент трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел. Обратим внимание на то, что соотношение (2.16) записывается только в скалярной форме.

· Силатренияпокоя возникает между двумя соприкасающимися неподвижными телами. Предположим (см. рис. 2.11), что к телу m кроме силы R приложена сила f, направленная параллельно поверхности соприкосновения тел. Если сила f не превышает некоторого значения f₀, то тело m остается в покое. Это означает, что на него со стороны опоры действует сила трения покоя, равная и противоположно направленная к f (уравновешивающая ее). Сила трения покоя увеличивается согласованно с внешней силой f, до тех пор, пока не достигнет значения f₀.

Рис. 2.11.

Таким образом, сила f не вызовет движения тела m, при условии, что

,

m₀ – коэффициент трения покоя, который несколько больше, чем коэффициент трения скольжения.

Вес

· Весом, или силойвеса, называют силу, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.

Укажем сразу, что вес (силу веса), как правило, не удается определить непосредственно. Для этого необходимо составить уравнение второго закона Ньютона для опоры, что, зачастую, невозможно. В таких случаях уравнение динамики Ньютона записывают для движущегося тела, находят реакцию опоры (подвеса), после чего на основании третьего закона Ньютона приходят к заключению, что вес тела численно равен силе реакции опоры (подвеса). Рассмотрим пример нахождения веса. На некоторой опоре (см. рис.2.12), опускающейся с ускорением а, находится тело массой m.

Рис. 2.12. К определению веса тела на опоре.

Уравнение второго закона Ньютона для тела m имеет следующий вид:

,

здесь входят сила тяжести тела mg, N – реакция опоры, а – ускорение опоры (и тела). Это уравнение в проекции на ось Y имеет вид

.

Решая уравнение относительно R, имеем:

.

Таким образом, на тело со стороны опоры действует сила реакции R, в соответствии с третьим законом Ньютона, тело действует на опору с силой Р, по величине равной R, но противоположно направленная. Таким образом, вес тела равен .

Вес возникает лишь тогда, когда вертикальная составляющая ускорения, с которым движется тело, отлично от g. Состояние тела, движущегося с ускорением g, называется состоянием невесомости.

Из соотношения (2.7) следует, что вес покоящегося или движущегося равномерно и прямолинейно тела по величине равен силе тяжести. При условии, что тело находится в свободном падении в поле силы тяжести и a=g, вес тела равен нулю. Такое состояние называется невесомостью.