6830719126

Tarcie

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. Po prostu, każde ciało ma na sobie drobne chropowatości, które podczas kontaktu trą o siebie i utrudniają ruch.

Siła tarcia jest niezachowawcza, co oznacza, że praca wykonana przez nią lub przeciwko niej, pomiędzy dwoma ustalonymi punktami, zależy od drogi, jaką obierzemy.

Jeśli ciało jest w ruchu (ślizga się po drugim), to działa na nie siła tarcia dynamicznego, która jest skierowana przeciwnie do wektora prędkości i wywołuje efekt hamujący.

To właśnie dzięki niej, ciała w realnym świecie nie pozostają w nieskończonym ruchu, gdy są raz wprawione w ruch, lecz po pewnym czasie zatrzymują się.

Jeśli natomiast próbujemy wprawić ciało w ruch, a ono nadal pozostaje w spoczynku, to znaczy, że zapobiega temu siła tarcia statycznego.

Wartość siły tarcia dynamicznego zależy od wartości siły nacisku (jednego ciała na drugie), którą możemy oznaczyć jako N. Zależność ta jest wprost proporcjonalna, a współczynnikiem proporcjonalności jest współczynnik tarcia w ruchu pk(v). Nie jest on stałą, lecz jest zależny od prędkości względnej trących ciał, dlatego tarcie dynamiczne również zmienia się z prędkością. Oto wzór:

T = Pk(v)N

gdzie: T - wartość siły tarcia dynamicznego, pk(v) - współczynnik tarcia w ruchu jako funkcja prędkości, N - wartość siły nacisku.

Wiadomo, że gdy chcemy przesunąć po podłodze jakiś ciężki przedmiot (np. szafę), to stawia on wyraźny opór. Na początku, możemy działać siłą i mimo to ciało nie przesunie się. Będzie tak dlatego, że nasza siła będzie równoważona przez przeciwnie skierowaną siłę tarcia statycznego. Ta ostatnia będzie coraz większa, wraz ze zwiększaniem się naszego naporu, aż osiągnie wartość maksymalną, po której przekroczeniu ciało ruszy.

Ta maksymalna siła tarcia statycznego, dla której ciało jest jeszcze w spoczynku, to tzw. graniczna siła tarcia. Jest ona proporcjonalna do siły nacisku, a współczynnikiem proporcjonalności jest współczynnik tarcia statycznego p*. Oto wzór:

Tg = p«N

gdzie: T_g - wartość granicznej siły tarcia statycznego, p_s - współczynnik tarcia statycznego, N - wartość siły nacisku.

Jest mocną regułą, że graniczne siły tarcia statycznego są, dla tych samych ciał, większe od sił tarcia dynamicznego, a to dlatego, że z reguły: p*, > pk(v).

Istnieje ciekawa metoda wyznaczania p* za pomocą równi pochyłych. Umieszczamy ciało na równiach o różnych kątach nachylenia a i wybieramy równię o maksymalnym kącie On, dla którego ciało się jeszcze nie zsuwa.

Na ciało umieszczone na równi działa siła grawitacji F_g, która rozkłada się na siłę