Ad. 10. Omów definicje i znaczenie siły tarcia

Tarcie jest zjawiskiem, które występuje na powierzchniach styku ciał materialnych.

Siły tarcia – to siły przeciwstawiające się ruchowi ciała stałego po powierzchni innego ciała stałego.

Siła tarcia: 1) Nie zależy od pola powierzchni zetknięcia się ciał;

2) Zależy od materiału z jakiego wykonane są ciała i od stanu ich powierzchni;

Tarcie jest zjawiskiem, które występuje na powierzchniach styku ciał materialnych. Działanie siły tarcia obserwujemy wtedy, gdy próbujemy przesunąć względem siebie stykające się ciała. Siła ta nie zależy od pola powierzchni zetknięcia się ciał; zależy jednak od materiału, z jakiego są one wykonane i od stanu ich powierzchni – każde ciało ma na sobie drobne chropowatości, które podczas kontaktu trą o siebie i utrudniają ruch.

Jako pewną ciekawostkę można podać, że współczynnik tarcia, stosunkowo wielki przy dużej chropowatości powierzchni dwóch metalowych płytek, maleje przy ich wygładzaniu, ale tylko do pewnej granicy - po bardzo dokładnym wygładzeniu powierzchni płytek siła tarcia staje się bardzo duża: efekt jest taki, jak gdyby płytki zlepiały się ze sobą.

Możemy rozróżnić siły tarcia przy przesuwaniu ciał, zwane tarciem poślizgowym, i tarcia przy toczeniu, zwa­ne tarciem tocznym:

• tarcie poślizgowe T = f * N f- współczynnik tarcia, N- siła nacisku ciała na podłoże;

• tarcie toczne T = f_r * N/R f_r- współczynnik tarcia tocznego, N- siła nacisku, R- promień toczonego walca

Rozróżniamy także siłę tarcia kinetycznego, występującego pod­czas ruchu ciała, i silą tarcia statycznego, występującego na początku ruchu, tzn. przy przejściu ze stanu spoczynku do stanu ruchu.

• Tarcie kinetyczne (dynamiczne) – mamy z nim do czynienia w trakcie ruchu jednego ciała po powierzchni drugiego ciała, zwrot siły tarcia jest zawsze przeciwny do kierunku ruchu (prędkości);

T = f_v * N,

fv- współczynnik tarcia w ruchu zależny od prędkości względnej trących ciał;

• Tarcie statyczne – mamy do czynienia wtedy, gdy mimo działającej na ciało siły, ciało pozostaje w spoczynku. Ponieważ pod działaniem pojedynczej siły ciało nie może pozostawać w spoczynku, więc na ciało musi działać jeszcze druga siła, o tej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie. Nazywamy ją właśnie siłą tarcia statycznego. Maksymalną wartość siły tarcia statycznego wyznaczamy ze wzoru: T_smax = f_s * N

Aby ciało ruszyć z miejsca, trzeba przyłożyć siłę F przekraczającą wartość maksymalną tarcia statycznego: F > T_smax = f_s * N

Na przykład próbujemy przesunąć szafę, działając na nią siłą, a szafa nadal pozostaje na swoim miejscu. Wnioskujemy, że oprócz nas na szafę działa inne ciało (podłoga) siłą równą co do wartości naszej sile, lecz o zwrocie przeciwnym i te dwie siły równoważą się. Jeżeli będziemy zwiększać wartość przyłożonej siły, to w końcu szafa ruszy z miejsca. Tak więc siła tarcia statycznego T_S nie może przekroczyć pewnej wartości maksymalnej T_Smax, która zależy od nacisku ciała na podłoże i od współczynnika tarcia statycznego f_S. Współczynnik tarcia statycznego jest zwykle większy od współczynnika tarcia kinetycznego (dynamicznego).

Do każdego z tych przykładów działania sił tarcia – dodaj sobie rysunki z zeszytu