Что такое сила трения
Сила трения — сила, возникающая при контакте поверхностей и противодействующая их относительному движению или попытке движения. Без трения было бы невозможно ходить (ноги скользили бы), ездить на автомобиле (колёса не могли бы «зацепиться» за дорогу), удерживать предметы в руках. Вместе с тем трение — причина износа деталей и потерь энергии в механизмах.
Виды трения
Трение покоя — сила, препятствующая началу движения. Чтобы сдвинуть тяжёлый шкаф, нужно преодолеть именно её. Трение покоя максимально в момент, когда тело вот-вот начнёт двигаться.
Трение скольжения — возникает при скольжении одной поверхности по другой. Тормозящие колёса автомобиля скользят по асфальту — это трение скольжения, оно меньше трения покоя.
Трение качения — при качении колеса (или шара) по поверхности. Значительно меньше трения скольжения — именно поэтому колесо было таким великим изобретением.
Закон Амонтона-Кулона
Сила трения скольжения: F_тр = μ·N, где μ — коэффициент трения (безразмерная величина), N — сила нормального давления (реакция опоры). Коэффициент зависит от материалов: резина по асфальту μ ≈ 0,7–0,8, лёд по льду μ ≈ 0,01–0,05. Важно: сила трения не зависит от площади контакта поверхностей (это кажется нелогичным, но так работает большинство реальных пар).
Природа трения
На микроуровне поверхности — не гладкие, а покрытые неровностями. При контакте неровности «цепляются», и для скольжения нужно преодолеть их. Молекулярные силы (адгезия) тоже вносят вклад. Именно поэтому полированные поверхности при определённых условиях могут иметь большее трение (молекулы «видят» друг друга).
Управление трением
Уменьшают трение: смазка (масло создаёт разделяющую плёнку), шарикоподшипники, полимерные покрытия (тефлон μ ≈ 0,04). Увеличивают трение: рифлёная подошва обуви, насечки на шинах, канифоль на смычке виолончели.