1

http://sprawko.pl/

TEMAT ĆWICZENIA:

Pomiar współczynnika tarcia statycznego

WPROWADZENIE

Siła tarcia – jeżeli ciało o masie m pchniemy wzdłuż drugiego (poziomego stołu) nadając mu

prędkość początkową V

0

, to po pewnym czasie ciało to zatrzyma się. Tak więc stwierdzamy, że

istnieje zjawisko tarcia zewnętrznego, które odznacza się powstaniem oporu w płaszczyźnie
zetknięcia dwóch poruszających się względem siebie ciał. Miarą tego oporu jest siła tarcia, która jest
skierowana przeciwnie do kierunku ruchu ciała pierwszego względem drugiego oraz zawsze
przeciwstawia się ruchowi i nigdy nie powoduje ruchu ciał
i istnieje nawet wówczas, gdy powierzchnie są nieruchome względem siebie.

Siły tarcia działające między powierzchniami nieruchomymi względem siebie nazywamy

siłami tarcia statycznego. Jej maksymalna siła jest równa najmniejszej sile, jaką należy przyłożyć do
ciała, aby je ruszyć z miejsca.

Siły tarcia działające między powierzchniami poruszającymi się względem siebie nazywamy

siłami tarcia kinetycznego (poślizgowe lub toczne).

Tarcie toczne to tarcie zewnętrzne występujące przy toczeniu jednego ciała

po drugim, m. in. pomiędzy elementami łożyska tocznego, między oponą a nawierzchnią drogi. Siły
tarcia występujące przy toczeniu jednego ciała po drugim są znacznie mniejsze niż siły tarcia
poślizgowego.

Tarcie poślizgowe to tarcie zewnętrzne występujące przy ślizganiu się powierzchni dwóch

stykających się ciał stałych. Tarcie ślizgowe występuje m. in. pomiędzy panewką łożyska ślizgowego
a czopem wału podczas jego ruchu.

Maksymalna siła tarcia między dowolną parą suchych powierzchni podlega dwóm prawom:

1. Jest ona w przybliżeniu niezależna od wielkości powierzchni zetknięcia w bardzo szerokim zakresie.
2. Jest proporcjonalna do siły normalnej tzn. siły jaką jedna powierzchnia naciska na drugą.

Wyprowadzenie wzoru na współczynnik tarcia statycznego.

Przy zerowym obciążeniu siłę tarcia suwnego określa zależność

N

T

s

s

⋅

=

µ

. Wynika to z

prawa Amontona-Coulomba.
T

s

– siła tarcia statycznego,

μ

s

– współczynnik tarcia suwnego,

N – siła dociskająca.



Przykład ciała spoczywającego
na równi pochyłej przedstawia
rysunek.

Zgodnie z równaniem ruchu ciała poddanego działaniu siły F wprawiającej je w ruch

i siły tarcia T otrzymujemy:

T

F

mg

+

=

Korzystając z rysunku mamy:

α

cos

⋅

=

Q

N

α

sin

1

⋅

=

Q

F

Na podstawie wzoru

N

T

s

s

⋅

=

µ

otrzymamy:

α

µ

cos

⋅

⋅

=

Q

T

s

s

2

http://sprawko.pl/

W czasie zsuwania się po równi ciało o ciężarze

mg

Q

=

podlega działaniu wypadkowej

dwóch sił: siły zsuwającej F

1

i hamującej siły tarcia T

s

. Zwiększając kąt nachylenia równi α tak, by

początkowo nieruchome ciało zostało wprawione w ruch, możemy określić wartość krytyczną α

k

tego

kąta. Przy tej wartości kąta siła tarcia zrównuje się z siłą zsuwającą, czyli

s

T

F

=

1

.

Wówczas

k

s

k

Q

Q

α

µ

α

cos

sin

⋅

⋅

=

⋅

stąd:

k

s

tg

α

µ

=

Współczynnik tarcia statycznego równa się więc tangensowi tego najmniejszego granicznego

kąta nachylenia równi względem poziomu, przy którym ciało umieszczone
na równi zaczyna samorzutnie się zsuwać.