Už během školních let, v sedmé nebo osmé třídě, se každý seznamuje s novým pojmem dynamické fyziky - tření. Mnozí však po dozrání zapomněli, co je tření a jak tato síla funguje. Pokusme se tomuto tématu porozumět.
Definice pojmu
Tření je jev, který má následující význam: když se dvě tělesa dostanou do vzájemného kontaktu, vytvoří se v místě jejich kontaktu zvláštní interakce, která tělesům brání v dalším vzájemném pohybu. Je jasné, že je možné vypočítat hodnotu interakce těchto těles. Síla tření kvantitativně charakterizuje tuto interakci. Pokud mezi tuhými tělesy dochází ke tření (například interakce knihy s policí nebo jablka se stolem), pak se tato interakce nazývá suché tření.
Mělo by být jasné, že tření je síla, která má elektromagnetickou povahu. To znamená, že příčinou této síly je interakce mezi částicemi, které tvoří to či ono těleso.
Co je tření?
Vzhledem k rozmanitosti položek, které v našem světě existují, můžeteurčit, že každý z nich má svou vlastní strukturu a má individuální vlastnosti. To znamená, že interakce mezi různými položkami se bude lišit. Pro správné pochopení podstaty a kompetentního řešení mnoha problémů ve fyzice je obvyklé podmíněně oddělit tři typy tření. Pojďme tedy analyzovat každou zvlášť:
- První tření je statické tření, ke kterému dochází, když nedochází k relativnímu pohybu dvou těles. Jeho příklady můžeme vidět všude, protože síla generovaná tímto třením udržuje předměty v rovnováze. Například zboží na pohybujícím se dopravním pásu, hřebík zaražený do zdi nebo osoba stojící na podlaze.
- Klouzavé tření je podmíněně druhé tření. Hodnota klouzání je definována následovně: když na těleso v rovnováze působí síla, která je větší než statická třecí síla, začne působit kluzná třecí síla a těleso se pohne.
- A nakonec valivé tření, které vysvětluje interakci dvou těles, z nichž jedno se převaluje po povrchu druhého. Rozdíl ve valivém a kluzném tření je vysvětlen tím, že při jakémkoli pohybu se oblasti tělesa po délce styčné plochy posunou a místo přerušených mezimolekulárních vazeb se vytvoří nové. A v případě, že se kolo odvaluje bez prokluzu, molekulární vazby se při zvednutí částí kola přeruší mnohem rychleji než při klouzání. Ukázalo se, že valivá třecí síla je menší než kluzná síla.
Kde a jak lze použít tření?
Tření jenenahraditelný jev, bez kterého bychom nemohli dělat elementární věci: chodit, sedět nebo prostě držet předměty v ruce. Nepodceňujte proto význam tření. Jak řekl francouzský fyzik Guillaume: „Kdyby neexistovalo žádné tření, naše Země by byla bez jediné drsnosti, byla by jako kapka kapaliny.“
Snad nejlepším příkladem, který nejpřesněji charakterizuje tření, je činnost kola. Již ve starověku bylo zjištěno, že síly valivého tření jsou mnohem menší než síly kluzného tření. Byly to nepopiratelné výhody valivého tření, které způsobilo, že lidé pokládali klády nebo válečky za účelem přemisťování těžkých a objemných nákladů. Postupem času lidé zdokonalovali své znalosti o úžasných vlastnostech valivého tření, pozorovali pohyb předmětů pod vlivem třecích sil a nakonec vynalezli kolo! V moderním světě je nemožné si představit život bez těchto nenahraditelných dílů, protože kola jsou druhým „motorem“jakékoli dopravy!
Jak vypočítat hodnotu třecí síly?
Stejně jako každá jiná síla má i třecí síla celočíselné hodnoty. Aby bylo možné přesně určit, jak velká síla je potřebná pro pohyb nebo jiné druhy práce, je nutné vypočítat statickou třecí sílu. Inženýři to obvykle dělají, když například staví továrny nebo vymýšlejí nová zařízení. I běžní školáci se však potýkají s určitými úkoly, kdy je potřeba vypočítat třecí sílu. Tedy abych to spočítalhodnotu, stačí použít jednoduchý vzorec: Ffriction=KN, kde k je koeficient tření. Hodnota všech koeficientů vždy závisí na povrchu předmětu, na kterém se těleso pohybuje nebo na něj působí. "N" v našem vzorci znamená reakční sílu podpěry na tělo. Záleží především na hmotnosti těla, které je v kontaktu s povrchem podpěry.
Vypočítejte hodnotu síly v problému
Předpokládejme, že těleso o hmotnosti m=3 kg je na vodorovné desce. Koeficient tření mezi dřevěnou deskou a korpusem je 0,3 Jak zjistit hodnotu třecí síly? Je to velmi jednoduché, vše, co musíte udělat, je zapojit naše hodnoty do vzorce. Jen je potřeba počítat s tím, že N se v tomto případě rovná váze tělesa (podle 3. Newtonova zákona). Požadovaná síla je tedy (mg)k=(3 kg10 m/s2)0, 3=9 H.
