Статика против трения скольжения
Когда есть относительное движение или попытка между двумя поверхностями в контакте, создаются силы, противодействующие движению. Обычно эти силы называются трением. Трение происходит между твердыми поверхностями, жидкими поверхностями и между жидкими/твердыми поверхностями. Трение внутри жидкости известно как вязкость. Обсуждение в этой статье в основном сосредоточено на силах трения, действующих на твердые поверхности.
В макроскопическом масштабе происхождение сил трения связано с неровными поверхностями тел. Когда небольшие неровности поверхности, такие как щели и выступы на поверхности, подвергаются относительному движению, они препятствуют движению друг друга, создавая силы реакции. Существуют законы, объясняющие поведение сил трения.
1. Когда две поверхности соприкасаются и находятся в относительном движении или пытаются это сделать, в точке контакта сила трения, действующая на тело, противоположна направлению движения тела.
2. Если силы трения о тела как раз достаточны для удержания тел в равновесии, то силы трения называются предельным трением, а величину трения можно найти с учетом равновесия.
3. Отношение предельного трения к нормальной реакции между двумя поверхностями зависит от веществ, из которых состоят поверхности, и от природы поверхностей, а не от величины нормальной реакции. Отношение известно как Коэффициент трения.
4. Величина предельного трения не зависит от площади контакта двух поверхностей.
5. В движении сила трения направлена против направления движения и не зависит от скорости. Отношение между силой трения и нормальной реакцией между поверхностями остается постоянным и несколько меньше, чем в случае предельного трения.
Микроскопически происхождение сил трения объясняется силами отталкивания между электромагнитными полями молекул.
Что такое статическое трение?
Когда тело находится в статическом (неподвижном) состоянии, силы трения, действующие на тело, называются статическими силами трения. В этом случае сумма векторов внешних сил, действующих на тело, равна величине сил трения, но противоположна по направлению; следовательно, тело остается в равновесии. Силы трения увеличиваются пропорционально результирующей внешней силе, действующей на тело, пока оно не достигнет предела и не начнет двигаться. Максимальное статическое трение является предельным трением.
Трение не зависит от площади контакта двух поверхностей и зависит от материала и природы тела. Как только результирующая внешняя сила превышает предельное трение, тело начинает двигаться.
Что такое скользящее (динамическое) трение?
Когда тело находится в движении, силы трения, действующие на тело, известны как динамические силы трения. Динамическая сила трения не зависит от скорости и ускорения. Отношение силы трения к нормальной силе между поверхностями также остается постоянным, но несколько меньше, чем отношение предельного трения.
В чем разница между статическим трением и скользящим (динамическим) трением?
• Коэффициент статического трения немного выше коэффициента динамического трения
• Статическое трение изменяется пропорционально внешним силам, в то время как скользящие (динамические) силы трения остаются постоянными, не зависящими от скорости и ускорения (и результирующей внешней силы).
