Szkody i korzyści wynikające z siły tarcia: tarcie ślizgowe, spoczynkowe i toczne

Siła tarcia występuje dosłownie na każdym kroku. Ale czy ludzie wiedzą, dlaczego jest to potrzebne? Jaka jest szkodliwość i korzyść siły tarcia? Spróbujmy to rozgryźć.

Słowo wstępne

Istnieje kilka sił działających na obiekty ziemi, które są ze sobą blisko powiązane i wpływają na żywotną aktywność ciał. Przede wszystkim to grawitacja elastyczność (wewnętrzna odporność ciał w odpowiedzi na przemieszczenie ich cząsteczek) i reakcja wspomagająca. Ale istnieje również bardzo ważna ilość fizyczna, zwana siłą tarcia. Ona, w przeciwieństwie do siły sprężystości i nie zależy od umiejscowienia ciał. Podczas studiowania istnieją inne prawa: współczynnik tarcia poślizgnąć się i utrzymać siłę reakcji. Na przykład, jeśli potrzebujesz przesunąć ciężką szafkę, od pierwszej minuty stanie się jasne, że nie jest to łatwe. Ponadto podczas wykonywania tego zadania występują pewne zakłócenia. Co powstrzymuje wysiłek nałożony na szafkę? A temu przeszkadza jedynie siła tarcia, której zasady działania badane są w szkole. Przebieg fizyki dla klasy 7 mówi szczegółowo o tym zjawisku.

Co jest pod naszymi stopami?

Ludzie spotykają się z tym bardzo często. Zaletą tarcia jest to, że nie moglibyśmy zrobić kroku bez tej fizycznej ilości. To ona trzyma buty na powierzchni, gdzie się kroczymy. Każdy z nas chodził po śliskich nawierzchniach, na przykład na lodzie, i wie z pierwszej ręki, że jest bardzo trudny. Dlaczego tak się dzieje? Zanim porozmawiamy o szkodliwości i zaletach tarcia, określimy, co to jest.

Istota koncepcji

Siła tarcia jest interakcją dwóch ciał, powstających w miejscu ich kontaktu i uniemożliwiających im poruszanie się względem siebie. Istnieje kilka rodzajów tarcia - odpoczynek, przesuwanie i toczenie.

Przyczyny

Pierwszym powodem jest niezmieniona chropowatość powierzchni. Wskaźnik ten wpływa na rodzaj siły tarcia, która się pojawi. Jeśli mówimy o gładkich powierzchniach, na przykład pokrytych metalem dachach lub odcinkach lodowych, ich chropowatość jest prawie niewidoczna, ale to nie znaczy, że nie istnieje - jest obecna na poziomie mikroskopowym. W tym przypadku zadziała siła tarcia ślizgowego. Ale jeśli mówimy o szafce, stojącej na dywanie, tutaj chropowatość tych dwóch przedmiotów znacznie zakłóci wzajemny ruch. Drugim powodem jest elektromagnetyczne odpychanie cząsteczek, które występuje w miejscu kontaktu obiektów.

Odpoczynek tarcia

Co się dzieje, gdy próbujemy przesunąć szafkę, ale nie możemy jej przesunąć o centymetr. Co utrzymuje przedmiot w jednym miejscu? To siła tarcia pokoju. Faktem jest, że zastosowane wysiłki są kompensowane siłą tarcia suchego między szafą a podłogą.

Szkody i korzyści wynikające z siły tarcia

Właśnie siła tarcia pokoju nie pozwala, aby sznurówki na naszych butach rozwiązały się, gwóźdź, który właśnie wbiliśmy w ścianę, utrzymuje szafę na swoim miejscu. Bez niego niemożliwe byłoby poruszanie się po powierzchni Ziemi zarówno ludzi, zwierząt, jak i samochodów. Obecne są również tarcia o szkody. Dzieje się tak w skali globalnej, na przykład siła tarcia statycznego może prowadzić do deformacji kadłuba statku.

Podstawy naukowe

Aby przesunąć szafkę, należy zastosować do niej siłę, która przewyższa tarcie. Oznacza to, że dopóki zastosowana siła jest mniejsza niż siła tarcia, meble pozostaną na swoim miejscu. Oprócz tych czynników istnieje również siła reakcji podpory, która jest skierowana prostopadle do płaszczyzny. Zależy od materiału, z którego wykonana jest podłoga (dotyczy to również siły sprężystości). Istnieje również współczynnik tarcia, w zależności od tego, jakie są dwie powierzchnie, oddziałujące ze sobą. Dlatego siła tarcia działająca na obudowę jest równa współczynnikowi tarcia, który jest pomnożony przez siłę reakcji podpory (powierzchni).

Przesuwane tarcie

Tak więc, aby pokonać tarcie, poprosiliśmy kogoś, aby pomógł nam przesunąć szafę. Co odkryliśmy? Po tym, jak zastosowaliśmy siłę, która przekroczyła siłę tarcia pokoju, szafa nie tylko się poruszyła, ale przez pewien czas nadal poruszała się w niezbędnym kierunku, oczywiście, z naszą pomocą. A wysiłek spędzony w trakcie podróży był mniej więcej taki sam. W tym przypadku przeszkodziła nam siła tarcia ślizgowego, skierowana w kierunku przeciwnym do przyłożonego działania. Warto zauważyć, że jego opór jest znacznie niższy niż statyczna siła tarcia. Aby zmniejszyć tę liczbę, w razie potrzeby zastosuj inną smary.

Tocząca siła tarcia

Jeśli pamiętamy, że pewnego dnia musimy cofnąć szafkę, zdecydujemy się wyposażyć ją w koła. W takim przypadku wynikowa interakcja będzie nazywana tarciem tocznym, ponieważ obiekt nie będzie się przesuwał, ale będzie toczyć się po powierzchni. Rolki będą dociskane trochę do dywanu, tworząc guz, który musimy pokonać. Powoduje to siłę tarcia tocznego. Oczywiście, jeśli rzucimy szafkę nie na dywan, ale na przykład na parkiet, wówczas będzie jeszcze łatwiej go przenosić, ponieważ powierzchnia parkietu jest twardsza niż powierzchnia dywanu. Z tego samego powodu rowerzyści jadący na autostradzie są znacznie łatwiejsi niż na plaży z drobnym piaskiem.

Niejednoznaczne pytanie

Jakie są szkody i korzyści wynikające z siły tarcia? Oczywiście te przykłady są nieco przesadzone - w życiu wszystko jest nieco bardziej skomplikowane. Jednak pomimo faktu, że siła tarcia ma oczywiste wady, które powodują szereg trudności w życiu, oczywiste jest, że bez niej byłoby znacznie więcej problemów. Dlatego ta wartość ma swoje zalety i wady.

Negatywne przykłady

Wśród przykładów szkód tej siły, jednym z pierwszych miejsc jest problem przenoszenia ciężkich ładunków, szybkiego zużywania ulubionych rzeczy, a także niemożności stworzenia perpetuum mobile, ponieważ z powodu tarcia każdy ruch zatrzymuje się wcześniej lub później, wymagając interwencji z zewnątrz.

Pozytywne punkty

Wśród przykładów użyteczności tej siły jest to, że możemy bezpiecznie chodzić po ziemi, bez zsuwania się na każdym kroku, nasze ubrania są mocno osadzone i nie stają się bezużyteczne, ponieważ nici tkaniny są utrzymywane przez tarcie. Ponadto ludzie używają zasady działania tej siły, spryskując śliskie drogi, dzięki czemu można uniknąć wielu wypadków i urazów.

Wnioski

Ludzkość nauczyła się wchodzić w interakcje z tą fizyczną ilością, zwiększając ją i zmniejszając w zależności od celów. Naszym natychmiastowym zadaniem jest próba użycia go tak wydajnie, jak to tylko możliwe.