Сила трения как движущая сила
Мы говорили о силах трения препятствующих движению тела. Но сила трения необходима и для того, чтобы вызвать движение тела. Так, по гладкому льду ни человек, ни машина не смогут двигаться. Помещу наглядный рисунок, когда лошадь везёт сани, взятый из книги "Элементарный учебник физики" под ред. Ландсберга.
Лошадь прикладывает к саням силу, но и сани с такой же по модулю силой, согласно третьему закону Ньютона, действуют на лошадь. На сани действует ещё сила трения
направленная в сторону обратную движению саней. Лошадь не смогла бы сдвинуть сани (придать им ускорение), если бы не упиралась ногами в дорогу,т.е. если бы не было силы трения покоя
направленной в сторону движения (в сторону обратную возможному скольжению ног лошади). Причём, чтобы сдвинуть сани с места вторая сила трения должна быть больше первой. Но вторая сила не может быть больше силы мускулов лошади. Если силы мускулов лошади не хватает, то даже в отсутствие скольжения ног о дорогу, лошадь не сможет сдвинуть тяжёлый воз. Если ей помочь сдвинуть сани, вторая сила трения несколько уменьшится, обе силы сравняются и установится равномерное движение саней (согласно первому закону Ньютона).
Другой пример.
Автомобиль трогается с места, набирает скорость (двигается с ускорением) тоже благодаря силе трения покоя. Приведу рисунок, взятый из книги Брауна "Учебное пособие".
При разгоне автомобиля происходит следующее. Двигатель, через передачу, создаёт на ведущих колёсах вращающий момент, который стремится повернуть колёса по часовой стрелке. Возникает сила трения покоя, действующая на колёса со стороны земли, направленная вперёд (в сторону обратную возможному скольжению колеса). Действительно, если бы дорога была скользкая, то колёса начали бы буксовать, т.е. точки колеса, прикасающиеся к земле, проскальзывали бы назад.Эту силу трения и называют силой тяги.
На ведомые же колёса действует сила трения покоя,
направленная против движения автомобиля. Она имеет величину которая необходима для раскручивания ведомых колёс. На автомобиль действуют ещё силы трения качения, обусловленные деформациями поверхности колеса и дороги, и силы сопротивления воздуха. Вместе они дают силу сопротивления движению. Автомобиль быстрее разгоняется при максимальной силе тяги (максимальной силе трения покоя), равной
Пока сила тяги не сравняется с силой сопротивления, автомобиль двигается с ускорением. Затем устанавливается его равномерное движение.
Перед остановкой уменьшают скорость автомобиля, используя тормоза. Здесь возникает сила трения, направленная назад. Действительно, если бы сил трения не было (дорога скользкая), то при замедлении вращения колёс, они начали бы скользить по земле вперёд.
Решите следующие задачи:
1. Тело массой 1 кг двигается вверх по вертикальной стене под действием силы 4 Н, направленной под углом 30 градусов к направлению движения. Коэффициент трения между телом и стеной равен 0,2. С каким ускорением двигается тело? Ответ: 3 м/с2
2. Однородная цепочка известной массы и дины начинает скользить по поверхности стола, когда со стола свешивается одна третья часть её длины. Найти коэффициент трения цепочки о стол. Ответ: 0,5
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.
Предыдущая запись: Занятие 14.
Следующая запись: Решение задач 1 и 2 на законы Ньютона
Занятие 18: Неинерциальные системы отсчёта.
Дополнительно о силах трения (покоя, скольжения, качения)
Первая запись на канале: Занятие 1. Физика. Механика