сила нормальной реакции опоры.

2. Механика. Динамика.
c.
Сила трения.
Сила трения возникает при соприкосновении поверхностей двух тел и всегда препятствует их взаимному
перемещению. Сила трения имеет электромагнитную природу, т.к. возникает благодаря существованию сил
взаимодействия между молекулами и атомами соприкасающихся тел – электромагнитных сил.
Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется
третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то
такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила
действует и на второе тело.
Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твѐрдых по
твѐрдым, твѐрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным
состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения
проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и
направлены против вектора относительной скорости по касательной к
поверхности соприкосновения. При этом всегда происходит нагревание
взаимодействующих тел.
При отсутствии относительного движения двух контактирующих тел и наличии сил, стремящихся
осуществить такое движение, в ряде ситуаций возникает сила трения покоя — сила, возникающая между двумя
контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо
преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Она действует
в направлении, противоположном направлению возможного движения.
Сила трения покоя – упругая сила, она равна по модулю внешней силе, направленной по касательной к
поверхности соприкосновения тел, и противоположна ей по направлению.
Основной характеристикой трения является коэффициент трения μ. Он зависит от природы и
качества обработки трущихся поверхностей (степени их шероховатости). Кроме того, коэффициент
трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая
точность измерений не требуется, то μ можно считать постоянным.
В простейших случаях сила трения Fтр и сила нормальной реакции опоры N связаны неравенством
Fтр ≤ µN, обращающимся в равенство только при наличии относительного движения.
При движении одного тела по поверхности другого возникает сила трения скольжения. Если между телами
отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазка), то такое трение называется сухим. В противном случае,
трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.
Fтр направлена всегда параллельно поверхности, со стороны которой действует (по касательной к
поверхности, если поверхность не плоская). Эта сила мешает телу скользить по поверхности (иногда делает
скольжение совсем невозможным). По своей природе она является результатом взаимного притяжения молекул тела
и поверхности, а также зацепления микронеровностей тела и поверхности.
Опытным путѐм установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции
опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения и не зависит от площади
соприкосновения. (Это можно объяснить тем, что никакое тело не является абсолютно ровным. Поэтому истинная
площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой. Кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное
давление тел друг на друга.)
В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана
по формуле:
Fтр = µN, где
μ — коэффициент трения скольжения,
N — сила нормальной реакции опоры.
μ всегда меньше единицы, поэтому Fтр < N: «сдвинуть легче, чем оторвать».
Сила трения может отсутствовать. Fтр = 0, если:
1. В задаче указано, что "поверхность гладкая" (силой трения можно пренебречь).
2. Тело "не стремится скользить", т. е. оно не скользило бы по поверхности даже, если бы поверхность вдруг
стала абсолютно гладкой и скользкой.
Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями
одного и того же тела называется внутренним трением.
При движении твердого тела в жидкости или газе возникает силa вязкого трения. Сила вязкого трения
значительно меньше силы сухого трения. Она также направлена в сторону, противоположную относительной
скорости тела. При вязком трении нет трения покоя.
В реальных движениях всегда возникают силы трения большей или меньшей величины. Поэтому при
составлении уравнений движения, строго говоря, мы должны в число действующих на тело сил всегда вводить силу
трения F тр.
Тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении
силу трения.
Для измерения силы трения, действующей на тело, достаточно измерить силу, которую необходимо приложить
к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.