Как да намерим коефициента на триене, ако ускорението е известно. Как да определим коефициента на триене на плъзгане? Единици за сила на триене

Определение

Сила на триененаречена сила, която възниква при относителното движение (или опит за преместване) на телата и е резултат от съпротивление на движение заобикаляща средаили други органи.

Силите на триене възникват при докосване на тела (или части от тях) се движат едно спрямо друго. В този случай триенето, което се появява при относителното движение на контактуващите тела, се нарича външно. Триенето, възникващо между части от едно твърдо тяло (газ, течност), се нарича вътрешно.

Силата на триене е вектор, който има посока по допирателната към триещите се повърхности (слоеве). Освен това тази сила е насочена към противодействие на относителното изместване на тези повърхности (слоеве). Така че, ако два слоя течност се движат един върху друг, докато се движат с различни скорости, тогава силата, приложена към слоя, движещ се с по-висока скорост, има посока в посока, противоположна на движението. Силата, която действа върху слоя, който се движи с по-ниска скорост, е насочена по протежение на движението.

Видове триене

Триенето, което възниква между повърхностите на твърдите тела, се нарича сухо. Това се случва не само когато повърхностите се плъзгат, но и когато се опитвате да накарате повърхностите да се движат. В този случай възниква сила на статично триене. Външно триене, което се появява между движещи се тела, се нарича кинематично.

Законите на сухото триене показват, че максималната сила на статичното триене и силата на триене на плъзгане не зависят от площта на контактните повърхности на контактуващите тела, подложени на триене. Тези сили са пропорционални на модула на силата на нормалното налягане (N), която притиска триещите се повърхности:

където е безразмерният коефициент на триене (покой или плъзгане). Този коефициент зависи от естеството и състоянието на повърхностите на триещите се тела, например от наличието на грапавост. Ако триенето възникне в резултат на плъзгане, тогава коефициентът на триене е функция на скоростта. Доста често вместо коефициента на триене се използва ъгълът на триене, който е равен на:

Ъгълът е равен на минималния ъгъл на наклон на равнината към хоризонта, при който тяло, лежащо върху тази равнина, започва да се плъзга под въздействието на гравитацията.

Законът за триенето се счита за по-точен, който отчита силите на привличане между молекулите на телата, които са подложени на триене:

където S - цялата зонаконтакт на телата, p 0 - допълнителното налягане, което се причинява от силите на молекулярното привличане, е истинският коефициент на триене.

Триене между твърдо тялоа течността (или газ) се нарича вискозна (течна). Силата на вискозното триене става нула, ако скоростта на относителното движение на телата изчезне.

Когато тялото се движи в течност или газ, се появяват съпротивителни сили на средата, които могат да станат значително по-големи от силите на триене. Големината на силата на триене на плъзгане зависи от формата, размера и състоянието на повърхността на тялото, скоростта на тялото спрямо средата и вискозитета на средата. При не много високи скорости силата на триене се изчислява по формулата:

където знакът минус означава, че силата на триене е насочена към противоположна посокавектор на скоростта. С увеличаване на скоростите на телата във вискозна среда, линейният закон (4) става квадратичен:

Коефициентите и са значително зависими от формата, размера, състоянието на повърхностите на телата, вискозитета на средата.

Освен това се различава триенето при търкаляне. В първо приближение триенето при търкаляне се изчислява по формулата:

където k е коефициентът на триене при търкаляне, който има размерността на дължината и зависи от материала на контактните тела и качествата на повърхностите и др. N е силата на нормалното налягане, r е радиусът на търкалящото се тяло.

Единици за сила на триене

Основната SI единица за измерване на силата на триене (както всяка друга сила) е: [P] = H

В SGS: [P] = дин.

Примери за решаване на проблеми

Пример

Упражнение.Малко тяло лежи върху хоризонталния диск. Дискът се върти около ос, която минава през центъра му, перпендикулярно на равнината с ъглова скорост. На какво разстояние от центъра на диска може да се намира едно тяло в равновесие, ако коефициентът на триене между диска и тялото е?

Решение.Нека изобразим на фиг. 1 силите, които ще действат върху тяло, поставено върху въртящ се диск.

В съответствие с втория закон на Нютон имаме:

При проекция върху оста Y от уравнение (1.1), получаваме:

В проекцията върху оста X имаме:

където ускорението на движението на малко тяло е равно по величина на нормалната компонента на общото ускорение. Нека намерим силите на покой като:

вземаме предвид израза (1.2), тогава имаме:

приравняваме дясната страна на изразите (1.3) и (1.5):

където малко тяло (тъй като е в покой на диска) се движи със скорост равна на.

Триенето е физическият процес, без който самото движение в нашия свят не би могло да съществува. Във физиката, за да се изчисли абсолютната стойност на силата на триене, е необходимо да се знае специален коефициент за разглежданите повърхности на триене. Тази статия ще отговори на този въпрос.

Триене във физиката

Преди да се отговори на въпроса как да се намери коефициентът на триене, е необходимо да се разгледа какво е триенето и каква сила се характеризира.

Във физиката има три вида този процес, който се случва между твърди обекти. Това са плъзгащи се и търкалящи се. Триенето в покой възниква всеки път, когато външна сила се опита да премести обект. Триенето при приплъзване, както подсказва името, възниква, когато една повърхност се плъзга върху друга. И накрая, триенето при търкаляне възниква, когато кръгъл предмет (колело, топка) се търкаля върху някаква повърхност.

Всички видове са обединени от факта, че възпрепятстват всяко движение и точката на приложение на силите им е в зоната на контакт на повърхностите на два обекта. Освен това всички тези видове преобразуват механичната енергия в топлина.

Силите на плъзгане и статично триене се причиняват от микроскопична грапавост на повърхности, които се трият. В допълнение, тези типове се дължат на дипол-диполни и други видове взаимодействия между атоми и молекули, които образуват триещи се тела.

Причината за триенето при търкаляне е свързана с хистерезиса на еластичната деформация, която се появява в точката на контакт между търкалящия се обект и повърхността.

Сила на триене и коефициент на триене

И трите типа сили на твърдо триене се описват с изрази, които имат една и съща форма. Нека го дадем:

Тук N е силата, действаща перпендикулярно на повърхността на тялото. Това се нарича реакция на подкрепа. Стойността µ t се нарича коефициент на съответния тип триене.

Коефициентите за плъзгане и статично триене са безразмерни величини. Това може да се разбере, ако погледнем равенството на силата на триене и коефициента на триене. Лявата страна на равенството се изразява в нютони, дясната страна също се изразява в нютони, тъй като стойността на N е сила.

Що се отнася до триенето при търкаляне, коефициентът за него също ще бъде безразмерна величина, но се определя като съотношението на линейната характеристика на еластичната деформация към радиуса на търкалящия се обект.

Трябва да се каже, че десетите от единицата са типични стойности на коефициентите на триене при плъзгане и покой. За този коефициент съответства на стотни и хилядни от единицата.

Как да намерим коефициента на триене?

Коефициентът µ t зависи от редица фактори, които е трудно да се вземат предвид математически. Нека изброим някои от тях:

• материал от триещи се повърхности;
• качество на повърхността;
• наличието на мръсотия, вода и така нататък;
• повърхностни температури.

Следователно няма формула за µ t и трябва да се измери експериментално. За да разберем как да намерим коефициента на триене, той трябва да бъде изразен от формулата за F t. Ние имаме:

Оказва се, че за да се знае µ t е необходимо да се намери силата на триене и реакцията на опората.

Съответният експеримент се извършва, както следва:

1. Вземете тяло и самолет, например, изработени от дърво.
2. Те закачат динамометъра за тялото и го движат равномерно по повърхността.

В този случай динамометърът показва някаква сила, която е равна на F t. равно на теглото на тялото върху хоризонтална повърхност.

Описаният метод ви позволява да разберете на какво е равен коефициентът на статично и плъзгащо триене. По същия начин можете експериментално да определите µ t търкалянето.

Друг експериментален метод за определяне на µ t е представен под формата на задача в следващия раздел.

Проблемът с изчисляването на µt

Дървеният блок е върху стъклената повърхност. Плавно накланяйки повърхността, беше установено, че плъзгането на щангата започва под ъгъл на наклон от 15 o. Какъв е коефициентът на статично триене за двойка дърво-стъкло?

Когато барът беше включен наклонена равнинапри 15 o, тогава в покой силата на триене за него има максимална стойност. То е равно на:

Силата N се определя по формулата:

Прилагайки формулата за µ t, получаваме:

µ t = F t / N = m * g * sin (α) / (m * g * cos (α)) = tg (α).

Замествайки ъгъла α, стигаме до отговора: µ t = 0,27.

Силата на триене е количеството, с което две повърхности взаимодействат по време на движение. Зависи от характеристиките на телата, посоката на движение. Поради триенето скоростта на тялото намалява и скоро спира.

Силата на триене е насочена стойност, която не зависи от площта на опората и обекта, тъй като при движение и увеличаване на площта силата на реакция на опората се увеличава. Тази стойност участва в изчисляването на силата на триене. В резултат на това Ftr = N * m. Тук N е реакцията на опората, а m е коефициент, който е постоянна стойност, ако няма нужда от много точни изчисления. Използвайки тази формула, можете да изчислите силата на триене на плъзгане, която трябва да се вземе предвид при решаването на проблеми, свързани с движението. Ако тялото се върти на повърхността, тогава силата на търкаляне трябва да бъде включена във формулата. Тогава триенето може да се намери по формулата Ftrkach = f * N / r. Според формулата, когато тялото се върти, радиусът му има значение. Стойността f е коефициент, който може да бъде намерен, като се знае от какъв материал са направени тялото и повърхността. Това е коефициентът, който се намира в таблицата.

Има три сили на триене:

• Почивка;
• подхлъзване;
• търкаляне.

Триенето в покой не позволява на обекта да се движи, ако не се прилага усилие за неговото движение. Съответно, пирони, забити в дървена повърхност, не падат. Най-интересното е, че човек върви благодарение на триенето на почивка, което е насочено по посока на движението, това е изключение от правилото. В идеалния случай не трябва да възниква сила на триене, когато взаимодействат две абсолютно гладки повърхности. Всъщност е невъзможно един обект да бъде в покой или в движение без повърхностно съпротивление. Вискозното съпротивление възниква по време на движение в течността. За разлика от въздушна среда, тяло в течност не може да бъде в покой. Той започва да се движи под въздействието на вода, съответно няма статично триене в течността. При движение във вода съпротивлението на движение възниква поради различната скорост на потоците около тялото. За да се намали съпротивлението при движение в течности, тялото е рационализирано. В природата, за да преодолее съпротивлението във водата, тялото на рибата има лубрикант, който намалява триенето по време на движение. Не забравяйте, че когато едно тяло се движи в течности, възниква различна стойност на съпротивлението.

За да се намали съпротивлението при движение на обекти във въздуха, телата са опростени. Ето защо самолетите са изработени от гладка стомана със заоблен корпус, който е заострен отпред. Триенето в течност се влияе от нейната температура. За да може колата да се движи нормално по време на слана, тя трябва да бъде предварително загрята. В резултат на това вискозитетът на маслото намалява, което намалява съпротивлението и намалява износването на частите. По време на движение в течност съпротивлението може да се увеличи поради появата на турбулентни потоци. В този случай посоката на движение става хаотична. Тогава формулата приема формата: F = v2 * k. Тук v е скоростта, а k е коефициент, който зависи от свойствата на тялото и течността.

Познавайки физични свойстватела и придружаващите ги сили, действащи върху обекта, можете лесно да изчислите силата на триене.

Лабораторна работа No3 „Измерване коефициенттриене на плъзгане"

Цел на работата: да се намери коефициентът на триене на дървена пръчка, плъзгаща се по дървена линийка по формулата F tr = = μР. С помощта на динамометър определете силата, с която е необходимо да издърпате прът с тежести върху хоризонтална повърхност, така че да се движи умерено. Тази сила е равна по големина на силата на триене F tr, действаща върху шината. С помощта на същия динамометър можете да намерите теглото на прът с товар. Това тегло е равно по абсолютна стойност на силата на обичайното налягане N на пръта върху повърхността, по която се плъзга. След като определихме по този начин стойностите на силата на триене при различни значениясили на обикновеното налягане, трябва да построите графика на зависимостта на F tr от P и намирамозначава коефициент на триене(виж работа No 2).

Коефициент на триене - Физика в опити и експерименти

Основното измервателно устройство в тази работа е динамометърът. Динамометърът има грешка от Δ d = 0,05 N. Тя е равна на грешката при измерване, ако стрелката съвпада с хода на скалата. Ако стрелката в процеса на измерване не съвпада с хода на скалата (или се колебае), тогава грешката при измерване на силата е равна на ΔF = 0,1 N.

Измервателни уреди: динамометър.

Материали: 1) дървен блок; 2) линийка за дърво; 3) набор от тежести.

Редът на работата.

1. Поставете блока върху хоризонтална линийка за дърво. Поставете товар върху блока.

2. След като прикрепите динамометър към шината, издърпайте го по правия ръб възможно най-умерено. С всичко това измерете показанията на динамометъра.

3. Претеглете блока и теглото.

4. Добавете 2-ра, 3-та тежест към първата тежест, като всеки път претегляте щангата и тежестите и измервате силата на триене.

Въз основа на резултатите от измерването попълнете таблицата:

5. Въз основа на резултатите от измерването изградете графика на зависимостта на силата на триене от силата на натиск и, като я използвате, определете средната стойност коефициенттриене μ cf (виж работа No 2).

6. Изчислете най-голямата относителна грешка при измерване на коефициента на триене. Защото.

(виж формула (1) на работа № 2).

От формула (1) следва, че коефициентът на триене е измерен с по-голяма грешка в експеримента с едно натоварване (тъй като в в такъв случайзнаменателите са по-малко важни).

7. Намерете абсолютната грешка.

и напишете отговора във формата:

Необходимо е да се намери коефициентът на триене при плъзгане на дървена пръчка, плъзгаща се по дървена линийка.

Сила на триене при плъзгане.

където N е реакцията на опората; μ - co.

коефициент на триене при плъзгане, откъдето μ = F tr / N;

Модулът на силата на триене е равен на силата, насочена успоредно на плъзгащата се повърхност, която е необходима за равномерно движение на лоста с товара. Модулът на опорната реакция е равен на теглото на пръта с товара. И двете сили се измерват с училищен динамометър. При преместване на лоста по линията е важно да се постигне равномерното му движение, така че показанията на динамометъра да останат непроменени и да могат да се намират по-точно.

Тегло на пръта с товар P, N.

Нека изчислим относителната грешка:

Вижда се, че голям относителна грешкаще бъде в опит с минимално натоварване, т.к знаменателят е по-малък.

Нека изчислим абсолютната грешка.

Полученият в резултат на експериментите коефициент на триене на плъзгане може да се запише като: μ = 0,35 ± 0,05.

Изберете го с мишката и натиснете CTRL ENTER.

Много благодаря на всички, които помогнаха за подобряването на сайта! =)

Резюмета

Как да намерим сила триене на плъзгане f формула за триене. Формула за сила на триене. Тя винаги съществува, защото няма напълно гладки тела. Намерете силата на триене. Как да намерим коефициента на триене Коефициент на триене. Намерете силата на триене. Формула за сила на триене. Автомобилни части без смазка Преди намирам сила на триене, коефициент на триене. Сила на триене. Силите на триене, както в почти всички случаи, са приблизителна сила триене на плъзганемога. КОЕФИЦИЕНТ НА ​​ТРИЕНЕ - Какво е КОЕФИЦИЕНТ НА ​​ТРИЕНЕ? Ако означим теглото на обекта като N, а коефициентът на ТРИЕНЕ е m, почивката определя силата. Коефициент на триене Това силатрябва да се преодолее различна дебелина - как. Лабораторна работа No 3 „Измерване на коефициента на триене. ГДЗ к Лабораторна работа №3 „Измерване на коефициента на триене възможно най-много силатриене. Отговори | лаборатория Определяне на коефициента триенеКато използване на линийка, гравитация в посоки. Ако няма триене - изглежда, че се съобразяваме коефициент на триенеИзчислете нормалната сила f.

Коефициентът на триене при плъзгане трябва да се измерва по два начина.

Първият метод се състои в измерване с динамометър на силата, с която трябва да издърпате прът с тежести върху хоризонтална повърхност, за да се движи равномерно. Тази сила е равна по абсолютна стойност на силата на триене, действаща върху шината. С помощта на същия динамометър можете да намерите теглото на пръта около тежестите P. Това тегло е равно на силата на нормалното налягане на лоста върху повърхността, по която се плъзга. След като определите по този начин, можете да намерите коефициента на триене. То е равно на:

Вторият метод за измерване на коефициента на триене дава възможност да се определят експериментално не сили, а дължини на сегментите. За да направите това, използвайте баланса на лентата, която е разположена върху наклонена равнина.

Ако прътът е в равновесие върху наклонената равнина, тогава силата на нормалното налягане на пръта върху равнината е равна на компонента на силата на тежестта, перпендикулярна на наклонената равнина (фиг. 213). И силата на триене в абсолютна стойност е равна на гравитационния компонент, успореден на наклонената равнина.

Опитът се състои във факта, че, постепенно увеличавайки ъгъла на наклон на равнината, да се намери такъв ъгъл, при който щангата само ще се "движи от мястото си". В този случай силата на триене ще бъде равна на максималната статична сила на триене:

където е силата на натиск на пръта върху равнината Тъй като в този случай, т.е.

Лесно е да се покаже това

Това следва от сходството на триъгълниците Следователно коефициентът на триене е:

От тази формула се вижда, че за да се намери коефициентът на триене, е достатъчно да се измери височината и основата на наклонената равнина, които определят наклона на равнината, при която прътът започва да се плъзга.

Устройства и материали: 1) линийка, 2) измервателна лента,

3) динамометър, 4) дървен блок, 5) комплект тежести, 6) статив със съединители и краче.

Работна поръчка

1. Поставете блока върху хоризонтална дървена линийка. Поставете товара върху блока.

2. След като прикрепите динамометъра към шината, издърпайте го възможно най-равномерно по линията. Наблюдавайте показанията на динамометъра, докато правите това.

3. Претеглете блока и теглото.

4. Използвайки формулата, намерете коефициента на триене.

5. Повторете експеримента, като поставите няколко тежести върху блока.

6. Намерете средната стойност аритметична стойносткоефициенти на триене, установени в различни експерименти.

7. Намерете грешката на всеки от експериментите - разликата между и стойностите, получени в различни експерименти.

8. Определете средноаритметичната стойност на експерименталните грешки

9. Направете таблица с резултатите от експериментите:

10. Запишете резултата от измерването във формуляра

11. Поставяйки линийката върху щангата с тежести, бавно сменете наклона й, повдигайки края, докато лостът започне да се плъзга по линийката.