Сила тертя: користь і шкода
Якщо ви спробуєте зрушити важку шафу, повну речей, то якось відразу стане зрозуміло, що не так все просто, і щось явно заважає благій справі наведення порядку.
І заважати руху буде не що інше, як робота сили тертя, яку вивчають в курсі фізики сьомого класу.
З тертям ми стикаємося на кожному кроці. У прямому сенсі цього слова. Вірніше було б сказати, що без тертя ми й кроку ступити не можемо, так як саме сили тертя утримують наші ноги на поверхні.
Будь-який з нас знає, що таке ходити по дуже слизькій поверхні – по льоду, якщо цей процес взагалі можна назвати ходьбою. Тобто, ми відразу бачимо очевидні плюси сили тертя. Однак, перш ніж говорити про користь або шкоду сил тертя, розглянемо для, початку, що таке сила тертя у фізиці.
Сила тертя у фізиці і її види
Взаємодія, яке виникає в місці зіткнення двох тіл і перешкоджає їх відносному руху, називають тертям. А силу, яка характеризує це взаємодія, називають силою тертя.
Розрізняють три види тертя:
- Тертя ковзання; Тертя спокою; Тертя кочення.
Тертя спокою
У нашому випадку, коли ми намагалися зрушити шафу з місця, ми пихкали, штовхали, червоніли, але не зрушили шафу ні на дюйм. Що утримує шафу на місці? Сила тертя спокою. Тепер інший приклад: якщо ми покладемо руку на зошит і будемо рухати її по столу, то зошит буде рухатися разом з нашою рукою, утримувана все тієї ж силою тертя спокою.
Тертя спокою утримує вбиті в стіну цвяхи, заважає мимовільно розв’язуватися шнуркам, а також тримає на місці нашу шафу, щоб ми, випадково спершись на нього плечем, не задушили улюбленого кота, який раптом ліг подрімати в тиші і спокої між шафою і стіною.
Тертя ковзання
Повернемося до нашої горезвісної шафи. Ми, нарешті, зрозуміли, що зрушити його поодинці нам не вдасться і покликали на допомогу сусіда. Зрештою, подряпавши всю підлогу, спітнівши, налякавши кота, але, так і не вивантаживши речі з шафи, ми пересунули його в інший кут.
Що ми виявили, крім клубів пилу і не обклеєного шпалерами шматка стіни? Що, коли ми доклали силу, що перевищує силу тертя спокою, шафа не просто зрушилася з місця, а й (з нашою допомогою, звісно) продовжила рухатися далі, до потрібного нам місця. І зусилля, які доводилося затрачати на його пересування, були приблизно однакові на всьому протязі шляху.
У даному випадку нам заважала сила тертя ковзання.
Сила тертя ковзання як і сила тертя спокою, спрямована в бік, протилежна прикладеному впливу.
Тертя кочення
У разі, коли тіло не ковзає по поверхні, а котиться, то, що виникає в місці контакту тертя, називають тертям кочення. Рухаюче колесо трохи вдавлюється в дорогу, і перед ним утворюється невеликий горбок, який доводиться долати. Саме цим і зумовлене тертя кочення.
Чим твердіше дорога, тим менше тертя кочення. Саме тому їхати по шосе набагато легше, ніж по піску. Тертя кочення в переважній більшості випадків відчутно менше тертя ковзання. Саме тому повсюдно застосовують колеса, підшипники і так далі.
Причини виникнення сил тертя
- Перша – це шорсткість поверхні. Це добре зрозуміло на прикладі дощок підлоги або поверхні Землі. У разі ж більш гладких поверхонь, наприклад, льоду або покритого металевими листами даху, шорсткості майже не видно, але це не означає, що їх немає. Ці шорсткості і нерівності чіпляються один за одного і заважають руху; Друга причина – це міжмолекулярне тяжіння, яке діє в місцях контакту тертьових тіл. Однак, друга причина виявляється, в основному, лише у випадку дуже добре відполірованих тіл. В основному ж, ми маємо справу з першою причиною виникнення сил тертя. І в такому випадку, щоб зменшити силу тертя, часто застосовують мастило.
Шар мастила, найчастіше рідкий, роз’єднує тертьові поверхні, і труться між собою шари рідини, сила тертя в яких в рази менше.
Твір на тему “Сила тертя”
У курсі фізики сьомого класу школярам дають завдання написати твір на тему ” Сила тертя “. Прикладом твору на цю тему може служити приблизно така фантазія:
“Припустимо, вирішили ми на канікулах з’їздити до бабусі в гості на поїзді. І не в курсі того, що саме в цей час раптом, ні з того ні з сього, пропала сила тертя. Прокинулися, встаємо з ліжка і падаємо, так як сили тертя між підлогою та ногами немає.
Починаємо взуватися, і не можемо зав’язати шнурки, котрі не тримаються через відсутність сили тертя. Зі сходами взагалі туго, ліфт не працює – він вже давно лежить в підвалі. Перерахувавши куприком абсолютно всі сходинки й доповз якось до зупинки, виявляємо нову біду: жоден автобус не зупинився на зупинці.
Дивом сіли в поїзд, думаємо, яка краса – тут добре, палива йде менше, так як втрати на тертя зведені до нуля, швидше доїдемо. Але ось у чому біда: сили тертя між колесами і рейками нету, а, значить, і відштовхнутися поїзду немає від чого! Так що, загалом, якось і не доля з’їздити до бабусі без сили тертя. “
Користь і шкода сили тертя
Звичайно ж, це фантазія, і вона сповнена ліричних спрощень. У житті все трохи по – іншому. Але, по суті, незважаючи на те, що є очевидні мінуси сили тертя, які створюють для нас ряд складнощів у житті, очевидно, що без існування сил тертя, проблем було б куди як побільше. Так що потрібно говорити, як про шкоду сил тертя, так і про користь все тих же сил тертя.
Прикладами корисних сторін сил тертя можна назвати те, що ми можемо ходити по землі, що наш одяг не розвалюється, оскільки нитки в тканині утримуються завдяки все тим же силам тертя, що насипавши на обмерзлу дорогу пісок, ми покращуємо зчеплення з дорогою, щоб уникнути аварії.
А шкодою сили тертя є проблема переміщення великих вантажів, проблема зношування тертьових поверхонь, а також неможливість створення вічного двигуна, так як через тертя будь-який рух рано чи пізно зупиняється, вимагаючи постійного стороннього впливу.
Люди навчилися пристосовуватися і зменшувати, або збільшувати сили тертя, залежно від необхідності. Це і колеса, і мастило, і заточка, і багато іншого. Прикладів маса, і очевидно, що не можна однозначно сказати: тертя – це добре чи погано. Але воно є, і наше завдання – навчитися використовувати його на користь Людини.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)