Ответ ДА! Но при условии, что это будет трение скольжения.
Уже вижу в ваших глазах недоумение: Как это шлифованием можно увеличить силу трения, да ещё трения скольжения? Ведь именно неровности являются причиной трения, а если их убрать – исчезнет причина. Раз нет причины, то отсутствует следствие! А смазку разве не для того мы применяем, чтобы сгладить неровности на поверхностях?
– Вынужден согласиться со всеми вашими аргументами, но …
– Какие ещё но? Всё и так ясно – выравнивание поверхности уменьшает трение, а не увеличивает его. Разве не так?
Не могу вам возразить, но остаюсь при своём мнении, и докажу что я прав.
Что такое трение?
Вы пробовали сдвинуть с места тяжёлый шкаф? Нужно приложить немало усилий для его перемещения даже по гладкому полу. Что же мешает движению шкафа?
Мешает сила, возникающая между поверхностями, которая всегда направлена против приложенной другой силы. Эта сила и есть трение. Для продвинутых физиков скажу: трение – это тангенциальное взаимодействие, возникающее между соприкасающимися поверхностями, при попытке осуществить их относительное перемещение.
В этом определении ключевое слово «взаимодействие». К нему мы ещё вернёмся. А пока выясним причину трения.
Даже гладкие поверхности имеют шероховатости, которые могут быть незаметными невооружённым глазом. Когда такие поверхности соприкасаются, то эти шероховатости входят в зацепление между собой и мешают движению.
Посмотрите на рисунок.
Если к неподвижному телу приложить какую-то силу, то сразу же возникнет сила трения, направленная в противоположную сторону. С увеличением приложенной силы увеличивается и сила трения. Но так продолжаться вечно не может. В какой-то момент тело, под действием силы начнёт движение, а сила трения сравняется по величине с приложенной силой.
Пока тело оставалось в покое, то сила трения изменялась пропорционально изменению внешней силы. Такое трение называют трением покоя.
Когда под действием внешней силы тело скользит по поверхности, то сила трения равна силе, обеспечивающей это скольжение. Такое трение называется трением скольжения.
На силу трения влияет несколько факторов:
· твёрдость поверхностей;
· уровень обработки поверхностей;
· сила давления (притяжения);
· тип соприкасающихся материалов.
Трение не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.
F = kN, где k (иногда μ) – коэффициент трения, который зависит от природы вещества и качества обработки поверхностей, а N – сила реакции опоры.
Самый низкий коэффициент трения при скольжении стали по льду, а самый высокий при скольжении резины по бетону. Именно поэтому конькобежцы так легко скользят на ледовой дорожке, а бетонные дороги делают движение автомобиля уверенным.
Существует ещё один вид трения – трение качения. Это случай, когда круглое тело не скользит, а катится по поверхности. Например, если мяч катится по футбольному полю, он рано или поздно остановится. Именно трение качения заставляет мяч остановиться. Вряд ли вам надо доказывать тот факт, что трение качения всегда меньше трения скольжения (при прочих равных условиях). Тяжёлый камень легче перекатить, чем протащить его, скольжением по поверхности земли.
Трение полезно или вредно?
На первый взгляд от трения никакой пользы нет. Оно только мешает нам. Лучше бы его не было?
Действительно, с трением ведут борьбу, особенно в технике. Везде, где можно трение скольжения заменяют меньшим злом – трением качения. Почти в каждом механизме можно встретить подшипники. Они в разы уменьшают трение. Там, где невозможно применить подшипники используют смазку, которая тоже уменьшает силу трения. Чтобы уменьшить силу трения транспортные средства ставят на колёса.
Стоп! А для чего шины делают с протектором? Ведь колесо для того и придумано, чтобы уменьшить силу трения, а тут вдруг протектор, который трение увеличивает! Парадокс?
Нет никакого парадокса. Без трения движение транспорта, как впрочем, и пешим способом, было бы невозможно! Чтобы начать движение необходимо оттолкнуться от земли. Чтобы остановиться также необходимо трение. А как бы вы это делали без трения? Вспомните, как сложно передвигаться в гололёд. Это притом, что на подошвах обуви также есть протектор.
Выходит что трение в одних случаях полезно, а в других – вредно.
Способы борьбы с трением
С одним из способов мы уже познакомились – это замена трения скольжения трением качения. Другой способ – введение смазки между поверхностями. Смазочный материал заполняет неровности и таким образом уменьшает силу трения. В качестве смазки можно даже использовать воду, но у неё есть существенный недостаток – вода быстро испаряется. Поэтому различные масла для этого подходят лучше.
Третий способ – выравнивание поверхностей. Чем меньше шероховатостей, тем слабее сила трения. Но в этом случае главное не переусердствовать – идеальное шлифование не уменьшит, а увеличит силу трения!
Почему между идеально отшлифованными поверхностями сила трения увеличивается?
Вы когда-нибудь разбирали картридж крана для воды? При случае изучит его. В нём есть две керамические пластины, перекрывающие поток воды. Эта керамика настолько отшлифована, что между пластинами не проникают молекулы воды. Они притягиваются как магниты. Но ведь мы знаем, что у керамики нет магнитных свойств. Почему же действует притяжение?
Дело в том, что на близких расстояниях проявляются силы притяжения атомов вещества. Самое время вспомнить ключевое слово «взаимодействие», которое присутствует в определении силы трения. Это взаимодействие как раз и увеличивает трение скольжения идеально гладких поверхностей. То есть, путём шлифования, на каком-то этапе можно увеличить силу трения, о чём я утверждал в начале статьи.
