Сила тертя в земних умовах супроводжує будь-які рухи тіл. Вона виникає при дотику двох тіл, якщо ці тіла рухаються щодо одне одного. Спрямована сила тертя завжди вздовж поверхні зіткнення, на відміну сили пружності, яка спрямована перпендикулярно (рис. 1, рис. 2).
Рис. 1. Відмінність напрямків сили тертя та сили пружності
Рис. 2. Поверхня діє брусок, а брусок – поверхню
Існують сухі та не сухі види тертя. Сухий вид тертя виникає при дотику твердих тіл.
Розглянемо брусок, що лежить на горизонтальній поверхні (рис. 3). На нього діють сила тяжкості та сила реакції опори. Подіємо на брусок з невеликою силою , спрямованої вздовж поверхні. Якщо брусок не зсувається з місця, отже, прикладена сила врівноважується іншою силою, яка називається силою тертя спокою.
Рис. 3. Сила тертя спокою
Сила тертя спокою () протилежна за напрямом і дорівнює модулю силі, що прагне зрушити тіло паралельно поверхні його зіткнення з іншим тілом.
При збільшенні «зсувної» сили брусок залишається у спокої, отже, сила тертя спокою також зростає. При деякій, досить великій, силі брусок почне рухатися. Це означає, що сила тертя спокою не може збільшуватися до нескінченності - існує верхня межа, більше якої вона не може бути. Величина цієї межі – максимальна сила тертя спокою.
Подіємо на брусок за допомогою динамометра.
Рис. 4. Вимірювання сили тертя за допомогою динамометра
Якщо динамометр діє нього з силою , можна побачити, що максимальна сила тертя спокою стає більше зі збільшенням маси бруска, тобто зі збільшенням сили тяжкості і сили реакції опори. Якщо провести точні вимірювання, вони покажуть, що максимальна сила тертя спокою прямо пропорційна силі реакції опори:
де – модуль максимальної сили тертя; N- Сила реакції опори (нормального тиску); - Коефіцієнт тертя спокою (пропорційності). Отже, максимальна сила тертя спокою прямо пропорційна силі нормального тиску.
Якщо провести досвід з динамометром і бруском постійної маси, при цьому перевертаючи брусок на різні боки (змінюючи площу зіткнення зі столом), можна побачити, що максимальна сила тертя спокою не змінюється (рис. 5). Отже, від площі зіткнення максимальна сила тертя спокою залежить.
Рис. 5. Максимальне значення сили тертя спокою залежить від площі дотику
Точніші дослідження показують, що тертя спокою повністю визначається прикладеною до тіла силою і формулою .
Сила тертя спокою не завжди перешкоджає руху тіла. Наприклад, сила тертя спокою діє на підошву взуття, при цьому повідомляючи прискорення і дозволяючи ходити по землі без ковзання (рис. 6).
Рис. 6. Сила тертя спокою, що діє по підошві взуття
Ще один приклад: сила тертя спокою, що діє на колесо автомобіля, дозволяє починати рух без пробуксування (рис. 7).
Рис. 7. Сила тертя спокою, що діє на колесо автомобіля
У ременних передачах також діє сила тертя спокою (рис. 8).
Рис. 8. Сила тертя спокою у ремінних передачах
Якщо тіло рухається, то сила тертя, що діє на нього з боку поверхні, не зникає, такий вид тертя називається тертя ковзання. Вимірювання показують, що сила тертя ковзання за величиною практично дорівнює максимальній силі тертя спокою (рис. 9).
Рис. 9. Сила тертя ковзання
Сила тертя ковзання завжди спрямована проти швидкості руху тіла, тобто вона перешкоджає руху. Отже, під час руху тіла лише під впливом сили тертя вона повідомляє йому негативне прискорення, тобто швидкість тіла постійно зменшується.
Розмір сили тертя ковзання також пропорційна силі нормального тиску.
де – модуль сили тертя ковзання; N- Сила реакції опори (нормального тиску); - Коефіцієнт тертя ковзання (пропорційності).
На малюнку 10 зображено графік залежності сили тертя від прикладеної сили. На ньому видно дві різні ділянки. Перша ділянка, на якій сила тертя зростає зі збільшенням прикладеної сили, відповідає тертю спокою. Друга ділянка, на якій сила тертя не залежить від зовнішньої сили, відповідає тертю ковзання.
Рис. 10. Графік залежності сили тертя від прикладеної сили
Коефіцієнт тертя ковзання приблизно дорівнює коефіцієнту тертя спокою. Зазвичай коефіцієнт тертя ковзання менше одиниці. Це означає, що сила тертя ковзання за величиною менша від сили нормального тиску.
Коефіцієнт тертя ковзання є характеристикою двох тіл, що труться один про одного, він залежить від того, з яких матеріалів виготовлені тіла і наскільки добре оброблені поверхні (гладкі або шорсткі).
Походження сил тертя спокою та ковзання обумовлюється тим, що будь-яка поверхня на мікроскопічному рівні не є плоскою, на будь-якій поверхні завжди є мікроскопічні неоднорідності (рис. 11).
Рис. 11. Поверхні тіл на мікроскопічному рівні
Коли два тіла, що стикаються, піддаються спробі переміщення відносно один одного, ці неоднорідності зачіплюються і перешкоджають цьому переміщенню. При невеликій величині прикладеної сили цього зачеплення достатньо, щоб не дозволити тілам зміщуватися, так виникає тертя спокою. Коли зовнішня сила перевищує максимальне тертя спокою, то зачеплення шорсткостей недостатньо для утримання тіл, і вони починають зміщуватися щодо один одного, при цьому між тілами діє сила тертя ковзання.
Даний вид тертя виникає при перекочуванні тіл один по одному або при кочуванні одного тіла поверхнею іншого. Тертя кочення, як і тертя ковзання, повідомляє тілу негативне прискорення.
Виникнення сили тертя кочення обумовлено деформацією тіла, що котиться, і опорною поверхнею. Так, колесо, розташоване на горизонтальній поверхні, деформує останню. При русі колеса деформації не встигають відновитися, тому колесу доводиться як би весь час підніматися на невелику гірку, через що з'являється момент сил, що гальмує кочення.
Рис. 12. Виникнення сили тертя кочення
Величина сили тертя кочення, як правило, набагато менше сили тертя ковзання за інших рівних умов. Завдяки цьому кочення є поширеним видом руху на техніці.
При русі твердого тіла у рідині чи газі нею діє із боку середовища сила опору. Ця сила спрямована проти швидкості тіла та гальмує рух (рис. 13).
Головна особливість сили опору полягає в тому, що вона виникає лише за наявності відносного руху тіла та навколишнього середовища. Тобто сили тертя спокою у рідинах та газах не існує. Це призводить до того, що людина може зрушити навіть важку баржу на воді.
Рис. 13. Сила опору, що діє на тіло під час руху в рідині або газі
Модуль сили опору залежить:
Від розмірів тіла та його геометричної форми (рис. 14);
Стан поверхні тіла (рис. 15);
Властивості рідини чи газу (рис. 16);
Відносної швидкості тіла та навколишнього середовища (рис. 17).
Рис. 14. Залежність модуля сили опору від геометричної форми
Рис. 15. Залежність модуля сили опору стану поверхні тіла
Рис. 16. Залежність модуля сили опору від властивості рідини або газу
Рис. 17. Залежності модуля сили опору від відносної швидкості тіла та навколишнього середовища
На малюнку 18 показано графік залежності сили опору від швидкості тіла. При відносній швидкості, що дорівнює нулю, сила опору не діє тіло. Зі збільшенням відносної швидкості сила опору спочатку зростає повільно, та був темпи зростання збільшується.
Рис. 18. Графік залежності сили опору від швидкості тіла
При низьких значеннях відносної швидкості сила опору прямо пропорційна величині цієї швидкості:
де – величина відносної швидкості; - Коефіцієнт опору, який залежить від роду в'язкого середовища, форми і розмірів тіла.
Якщо відносна швидкість має досить велике значення, сила опору стає пропорційною квадрату цієї швидкості.
де – величина відносної швидкості; - Коефіцієнт опору.
Вибір формули кожного конкретного випадку визначається дослідним шляхом.
Тіло масою 600 г рівномірно рухається горизонтальною поверхнею (рис. 19). При цьому до нього прикладена сила, величина якої дорівнює 12 Н. Визначити величину коефіцієнта тертя між тілом і поверхнею.
Називається сухим. Інакше тертя називається «рідким». Характерною відмінністю сухого тертя є наявність тертя спокою.
Досвідченим шляхом встановлено, що сила тертя залежить від сили тиску тіл один на одного (сили реакції опори), від матеріалів поверхонь, що труться, від швидкості відносного руху і незалежить від площі зіткнення. (Це можна пояснити тим, що ніяке тіло не є абсолютно рівним. Тому справжня площа дотику набагато менша, ніж спостерігається. Крім того, збільшуючи площу, ми зменшуємо питомий тиск тіл один на одного.) Величина, що характеризує поверхні, що труться, називається коефіцієнтом тертя, і позначається найчастіше латинською літерою "k" або грецькою літерою "μ". Вона залежить від природи і якості обробки поверхонь, що труться. З іншого боку, коефіцієнт тертя залежить від швидкості. Втім, найчастіше ця залежність виражена слабко, і якщо більшої точності вимірів не потрібно, то «k» вважатимуться постійним.
У першому наближенні величина сили тертя ковзання може бути розрахована за формулою:
Де
Коефіцієнт тертя ковзання,
Сила нормальної реакції опори.
По фізиці взаємодії тертя прийнято розділяти на:
У зв'язку зі складністю фізико-хімічних процесів, які у зоні фрикційного взаємодії, процеси тертя принципово не піддаються опису з допомогою методів класичної механіки.
При механічних процесах завжди відбувається більшою чи меншою мірою перетворення механічного руху на інші форми руху матерії (найчастіше у теплову форму руху). У разі взаємодії між тілами носять назви сил тертя.
Досліди з рухом різних дотичних тіл (твердих по твердих, твердих у рідині або газі, рідких в газі тощо) з різним станом поверхонь дотику показують, що сили тертя проявляються при відносному переміщенні дотичних тіл і спрямовані проти вектора відносної швидкості поверхні зіткнення. При цьому завжди відбувається нагрівання тіл, що взаємодіють.
Силами тертя називаються тангенціальні взаємодії між тілами, що стикаються, що виникають при їх відносному переміщенні. Сили тертя, що виникають при відносному переміщенні різних тіл, називаються силами зовнішнього тертя.
Сили тертя виникають і при відносному переміщенні частин того самого тіла. Тертя між шарами однієї й тієї тіла називається внутрішнім тертям.
У реальних рухах завжди виникають сили тертя більшої чи меншої величини. Тому при складанні рівнянь руху, строго кажучи, ми повинні до сил, що діють на тіло, завжди вводити силу тертя F тр.
Тіло рухається рівномірно і прямолінійно, коли зовнішня сила врівноважує силу тертя, що виникає при русі.
Для вимірювання сили тертя, що діє на тіло, достатньо виміряти силу, яку необхідно додати до тіла, щоб воно рухалося без прискорення.
Wikimedia Foundation. 2010 .
сила тертя спокою- limiting friction Сила тертя спокою у момент початку ковзання. Шифр IFToMM: 3.5.48 Розділ: ДИНАМІКА МЕХАНІЗМІВ … Теорія механізмів та машин
Розмір, що характеризує тертя зовнішнє. Залежно від виду переміщення одного тіла інакше розрізняють Т … Фізична енциклопедія
Відношення сили тертя F до реакції Т, спрямованої нормалі до поверхні торкання, що виникає при додатку навантаження, що притискає одне тіло до іншого: f = F/T. Характеристика, що застосовується при виконанні технічних розрахунків, ...
Тертя, тертя. Цікаво поєднання трьох різновидів номінативних значень у слові тертя. Термін механіки тертя був використаний для характеристики суспільних відносин. Це сталося у літературній мові останньої третини ХІХ ст., не раніше… … Історія слів
СИЛА- Векторна величина міра механічного впливу на тіло з боку ін. тіл, а також інтенсивності ін. фіз. процесів та полів. Сили бувають різними: (1) С. Ампера сила, з якою діє на провідник зі струмом; напрям вектора сили… … Велика політехнічна енциклопедія
Тертя процес взаємодії твердих тіл при їхньому відносному русі (зміщенні) або при русі твердого тіла в рідкому або газоподібному середовищі. Інакше називається фрикційним взаємодією (англ. friction). Вивченням процесів тертя.
Сили тертя ковзання сили, що виникають між тілами, що стикаються, при їх відносному русі. Якщо між тілами відсутній рідкий або газоподібний прошарок (мастило), то таке тертя називається сухим. В іншому випадку, тертя… … Вікіпедія
зовнішнє тертя ковзання- контактне тертя механічний опір руху одного тіла поверхнею іншого; в осередку деформації виникає при взаємодії інструменту та оброблюваного матеріалу. Особливості контактного тертя при обробці. Енциклопедичний словник з металургії
Підшипник кочення з нерухомим зовнішнім кільцем Підшипник це технічний пристрій, що є частиною опори, який підтримує вал, вісь або іншу конструкцію, фіксує положення в просторі, забезпечує обертання, хитання або лінійне ... Вікіпедія
Опора плі напрямна Механізму або машини, в якій тертя відбувається при ковзанні сполучених поверхонь. У напрямку сприйняття навантаження розрізняють радіальні та осьові (упорні) П. с. Залежно від режиму мастила. Велика Радянська Енциклопедія
Тертя - явище, з яким ми стикаємося у повсякденному житті завжди. Визначити, тертя шкідливе чи корисне, неможливо. Зробити навіть крок на слизькому льоду представляється важким заняттям, на шорсткій поверхні асфальту прогулянка приносить задоволення. Деталі автомобілів без мастила зношуються значно швидше.
Вивчення тертя, знання основних властивостей дозволяє людині використовувати його.
Сила, що виникає при русі або спробі руху одного тіла по поверхні іншого, спрямована проти напрямку руху, прикладена до рухомих тіл, названа силою тертя. Модуль сили тертя, формула якої залежить багатьох параметрів, змінюється залежно від виду опору.
Розрізняють такі види тертя:
Ковзання;
Качення.
Будь-яка спроба зрушити з місця важкий предмет (шафа, камінь) призводить до напруги. При цьому рух предмет привести виходить не завжди. Заважає спокою.
Розрахункова тертя спокою не дозволяє визначити її досить точно. З дії третього закону Ньютона величина сили опору спокою залежить від прикладеного зусилля.
У разі зростання зусилля зростає і сила тертя.
0 < F тр.покоя < F max
Не дозволяє вбитим у дерево цвяхам випадати; ґудзики, пришиті нитками, міцно утримуються на своєму місці. Цікаво, що крокувати людині дозволяє саме опір спокою. Причому спрямований він у ході руху людини, що суперечить загальному стану речей.
При зростанні зовнішньої сили, що рушить тіло, до значення найбільшої сили тертя спокою воно починає рухатися. Сила тертя ковзання розглядається в процесі ковзання одного тіла поверхнею іншого. Її значення залежить від властивостей взаємодіючих поверхонь та сили вертикальної дії на поверхню.
Розрахункова формула сили тертя ковзання: F = μР, де μ-коефіцієнт пропорційності (тертя ковзання), Р - сила вертикального (нормального) тиску.
Одна з управляючих рухом сил - сила тертя ковзання, формула якої записується з використанням Внаслідок виконання третього закону Ньютона сили нормального тиску та реакції опори однакові за величиною та протилежні за напрямом: Р = N.
Перед тим, як знайти силу тертя, формула якої набуває іншого вигляду (F=μ N), визначають силу реакції.
Коефіцієнт опору при ковзанні вводиться експериментально для двох поверхонь, що труться, залежить від якості їх обробки і матеріалу.
Таблиця. Значення коефіцієнта опору для різних поверхонь
| № пп | Взаємодіючі поверхні | Значення коефіцієнта тертя ковзання |
Сталь+лід | ||
Шкіра+чавун | ||
Бронза+залізо | ||
Бронза+чавун | ||
Сталь+сталь |
Найбільша сила тертя спокою, формула якої була записана вище, може бути визначена так само, як сила тертя ковзання.
Це стає важливим під час вирішення завдань визначення сили рушійного опору. Наприклад, книга, яку рухають рукою, притиснутої зверху, ковзає під впливом сили опору спокою, що виникає між рукою і книгою. Розмір опору залежить від значення сили вертикального тиску на книгу.
Перехід наших предків від волокуш до колісниць вважається революційним. Винахід колеса – найбільший винахід людства. що виникає при русі колеса по поверхні, значно поступається за величиною опору ковзання.
Виникнення пов'язане із силами нормального тиску колеса на поверхню, що має природу, що відрізняє його від ковзання. Внаслідок незначної деформації колеса виникають різні за величиною сили тиску в центрі майданчика, що утворився, і по її краях. Ця різниця сил і визначає виникнення опору під час кочення.
Розрахункова формула сили тертя кочення зазвичай береться аналогічно до процесу ковзання. Відмінність видно лише у значеннях коефіцієнта опору.
При зміні шорсткості поверхонь, що труться, змінюється і значення сили тертя. При великому збільшенні дві дотичні поверхні виглядають як нерівності з гострими піками. При накладенні саме виступаючими частинами тіла стикаються один з одним. Загальна площа зіткнення незначна. При русі чи спробі руху тіл «піки» створюють опір. Розмір сили тертя залежить від площі поверхонь дотику.
Звісно ж, що дві ідеально гладкі поверхні повинні відчувати опору абсолютно. Насправді сила тертя у разі максимальна. Пояснюється це невідповідність природою виникнення сил. Це електромагнітні сили, що діють між атомами тіл, що взаємодіють.
Механічні процеси, що не супроводжуються тертям у природі, неможливі, адже можливості «відключити» електричну взаємодію заряджених тіл немає. Незалежність сил опору від взаємного становища тіл дозволяє назвати їх непотенційними.
Цікаво, що сила тертя, формула якої змінюється залежно від швидкості руху тіл, що взаємодіють, пропорційна квадрату відповідної швидкості. До такої сили відноситься сила в'язкого опору рідини.
Переміщення твердого тіла у рідині чи газі, рідини поблизу твердої поверхні супроводжується в'язким опором. Його виникнення пов'язують із взаємодією шарів рідини, що захоплюються твердим тілом у процесі руху. Різна швидкість шарів – джерело в'язкого тертя. Особливість цього явища – відсутність рідкого тертя спокою. Незалежно від величини зовнішнього впливу тіло починає рухатися, перебуваючи в рідині.
Залежно від швидкості переміщення сила опору визначається швидкістю руху, формою тіла, що рухається, і в'язкістю рідини. Рух у воді і маслі одного і того ж тіла супроводжується різним збільшенням опором.
Для невеликих швидкостей: F = kv, де k - коефіцієнт пропорційності, що залежить від лінійних розмірів тіла та властивостей середовища, v - швидкість тіла.
Температура рідини також впливає на тертя у ній. У морозну погоду автомобіль розігрівають для того, щоб масло нагрілося (його в'язкість зменшується) і сприяло зменшенню руйнування деталей двигуна, що стикаються.
Значне збільшення швидкості тіла може спричинити появу турбулентних потоків, при цьому опір різко зростає. Значення мають: квадрат швидкості руху, щільність середовища та сили тертя набуває іншого вигляду:
F = kv 2 , де k - коефіцієнт пропорційності, що залежить від форми тіла та властивостей середовища, v - швидкість тіла.
Якщо тілу надати обтічну форму, турбулентність можна зменшити. Форма тіла дельфінів та китів - чудовий приклад законів природи, що впливають на швидкість тварин.
Здійснити роботу з переміщення тіла перешкоджає опір середовища. При використанні закону збереження енергії говорять, що зміна механічної енергії дорівнює роботі сил тертя.
Робота сили розраховується за формулою: A = Fscosα, де F – сила, під дією якої тіло переміщається на відстань s, α – кут між напрямками сили та переміщення.
Вочевидь, що сила опору протилежна переміщенню тіла, звідки cosα = -1. Робота сили тертя, формула якої має вигляд A тр = Fs, величина негативна. При цьому перетворюється на внутрішню (деформація, нагрівання).
Розрізняють два основних принципово відрізняються один від одного виду тертя: тертя ковзання(тертя 1-го роду) та тертя кочення(Тертя 2-го роду).
Тертя ковзання є характерним для нижчих кінематичних пар, хоча має місце і у вищих парах. Воно являє собою складний фізико-хімічний процес, що призводить до нагрівання елементів пари, погіршення фізичних (міцнісних) властивостей матеріалів, з яких вони виконані, інтенсивному зносу, втрат потужності на непродуктивне подолання сил тертя. Найпростіше пояснення причин опору руху при терті полягає в тому, що при відносному русі твердих тіл (ланок) мікронерівності одного з них зустрічають мікронерівності іншого, внаслідок чого виникає деяка сумарна сила, спрямована назустріч відносному руху. Наприклад, тверде тіло 2 (рис. 5.1) рухається у зазначеному напрямку з відносною швидкістю по відношенню до твердого тіла 1. При цьому його мікронерівності наштовхуються на мікронерівності тіла 1, що викликає появу нормальних реакцій у точках контакту мікронерівностей (ці реакції на
Рис. 5.1 зображено діагоналями прямокутників). Сумарна величина вертикальних складових реакцій дорівнює стискаючій силі Qа сумарна величина горизонтальних складових є силою тертя , спрямованої проти швидкості відносного руху. Слід мати на увазі, що сили тертя контактуючих тіл діють попарно, тобто одна з них прикладена до одного тіла інша – до іншого, причому ці сили рівні та протилежні, подібно до розглянутих раніше реакцій у кінематичних парах.
Тертя ковзання підрозділяється кілька видів залежно від умов, у яких відбувається робота кінематичних пар.
Сухе тертя, що виникає при абсолютно чистих і сухих поверхнях контакту, позбавлених будь-яких слідів вологи, оксидів, пилу та інших субстанцій. У цих умовах тертьові поверхні стосуються безпосередньо один одного. Такі умови тертя можуть бути отримані лише у лабораторних умовах.
Граничне тертяхарактерно при товщині шару мастила між поверхнями, що труться, менше 0,1 мкм.
Рідинне тертямає місце, коли поверхні, що труться, повністю розділені шаром мастила і мікронерівності зовсім не торкаються один одного (рис. 5.2). Опір відносному руху твердих тіл у цьому випадку повністю визначається властивостями змащувальної рідини і залежить від її в'язкості. Закономірності цього виду тертя помітно від закономірностей інших видів тертя.
Напіврідкове тертявиникає, коли умов чисто рідинного тертя не дотримані, і тоді в одних місцях контакту твердих тіл є рідинне тертя, в інших - граничне. У зв'язку з цим цей вид тертя називають змішаним. Цей вид тертя найчастіше виникає у машинах.
Напівсухе тертябуває, коли є і сухе тертя, і граничне. Такий вид тертя буде, якщо очищені від вологи, оксидів, пилу, аерозолів поверхні залишити на деякий час на повітрі, а потім ввести в дотик.
ЗАКОНИТРЕННЯ З КОЛОДЖЕННЯ.
1. Сила тертя завжди спрямована проти швидкості відносного руху.
2. З достатньою для технічних розрахунків точністю силу тертя можна визначити за формулою Кулона - Амонтона. Тут – коефіцієнт тертя; - Нормальна реакція, що виникає в кінематичній парі при дії стискаючого зусилля.
3. Коефіцієнт тертя залежить від фізичної природи і стану поверхонь, що труться, тобто шорсткості, наявності і сорту мастила та ін.
4. Коефіцієнт тертя залежить від швидкості відносного руху тіл
(Рис. 5.3), однак з достатньою для практики точністю приймається, що він залишається постійним за будь-якої швидкості. Численні дослідження виявили, що з рушанні з місця коефіцієнт тертя більше, ніж за русі. Цей коефіцієнт називають статичним коефіцієнтом тертя, або коефіцієнтом тертя спокою. Його позначають і вважають, що в той же час незалежно від швидкості руху.
5. Коефіцієнт тертя спокою залежить від часу контакту твердих тіл у стані спокою, що пояснюється поступовим взаємопроникненням матеріалів тіл один до одного. Чим довше перебувають у нерухомому контакті тіла, тим глибше проникнення і тим важче потім зрушити їх із місця.
6. Коефіцієнт тертя залежить від питомого тиску. Ця залежність представлена на
Рис. 5.4. Спочатку величина коефіцієнта різко збільшується, потім після досягнення певного значення залишається постійною, а потім при досить великих величинах питомого тиску знову різко зростає, внаслідок пластичних деформацій матеріалів поверхонь, що труться. Однак у технічних розрахунках така залежність не враховується, а приймається постійним значення, яке змінюється у великому діапазоні зміни питомого тиску.
Значення коефіцієнтів тертя для різних матеріалів і умов роботи поверхонь, що труться, наводяться у фізичних і технічних довідниках.
Тертя виникає при безпосередньому зіткненні тіл, перешкоджаючи їх відносному руху, і завжди спрямована вздовж дотику поверхні.
Сили тертя мають електромагнітну природу, як і сил пружності. Тертя між поверхнями двох твердих тіл називають сухим тертям. Тертя між твердим тілом і рідким або газоподібним середовищем називають в'язким тертям.
Розрізняють тертя спокою, тертя ковзанняі тертя кочення.
Тертя спокою- З'являється не тільки при ковзанні однієї поверхні по іншій, але і при спробах викликати це ковзання. Тертя спокою утримує від зісковзування вантажі, що перебувають на рухомій стрічці транспортера, утримує вбиті в дошку цвяхи і т.д.
Силою тертя спокою називають силу, що перешкоджає виникненню руху одного тіла щодо іншого, завжди спрямовану проти сили, прикладеної ззовні паралельно дотику поверхні, що прагне зрушити предмет з місця.
Чим більша сила, яка прагне зрушити тіло з місця, тим більша сила тертя спокою. Проте, для будь-яких двох тіл, що стикаються, вона має деяке максимальне значення. (F тр.п.) max, Більше якого вона бути не може, і яка не залежить від площі дотику поверхонь:
(F тр.п.) max = μ п N,
де μ п- Коефіцієнт тертя спокою, N- Сила реакції опори.
Максимальна сила тертя спокою залежить від матеріалів тіл і від якості обробки поверхонь, що стикаються.
Тертя ковзання. докладемо до тіла силу, що перевищує максимальну силу тертя спокою - тіло зрушить з місця і почне рухатися. Тертя спокою зміниться тертям ковзання.
Сила тертя ковзання також пропорційна силі нормального тиску та силі реакції опори:
F тр = μN.
Тертя кочення. Якщо тіло не ковзає по поверхні іншого тіла, а, подібно до колеса, котиться, то тертя, що виникає в місці їх контакту, називають тертям кочення. Коли колесо котиться по полотну дороги, воно весь час втискається в нього, тому перед ним постійно виявляється горбок, яких необхідно подолати. Цим і обумовлено тертя кочення. Тертя кочення тим менше, чим твердіша дорога.
Сила тертя кочення також пропорційна силі реакції опори:
F тр.кач = μ кач N,
де μ кач- Коефіцієнт тертя кочення.
Оскільки μ кач<< μ , При однакових навантаженнях сила тертя кочення набагато менше сили тертя ковзання.
Причинами виникнення сили тертя є шорсткість поверхонь тіл, що стикаються, і міжмолекулярне тяжіння в місцях контакту тертьових тіл. У першому випадку поверхні, що здаються гладкими, насправді мають мікроскопічні нерівності, які при ковзанні зачіплюються один за одного і заважають руху. У другому випадку тяжіння проявляється навіть при добре відполірованих поверхнях.
На тверде тіло, що рухається в рідині або газі, діє сила опору середовища, спрямована проти швидкості тіла щодо середовища та гальмує рух.
Сила опору середовища з'являється лише під час руху тіла у цьому середовищі. Тут немає нічого подібного до сили тертя спокою. Навпаки, предмети у воді зрушувати набагато легше, ніж на твердій поверхні.
