Ακόμη και στα σχολικά χρόνια, στην έβδομη ή στην όγδοη τάξη, κάθε άτομο εξοικειώνεται με μια νέα έννοια της δυναμικής φυσικής - την τριβή. Ωστόσο, πολλοί, έχοντας ωριμάσει, ξεχνούν τι είναι η τριβή και πώς λειτουργεί αυτή η δύναμη. Ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε αυτό το θέμα.
Ορισμός της έννοιας
Η τριβή είναι ένα φαινόμενο που έχει την εξής σημασία: όταν δύο σώματα έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, σχηματίζεται μια ειδική αλληλεπίδραση στο σημείο της επαφής τους, εμποδίζοντας τα σώματα να συνεχίσουν να κινούνται μεταξύ τους. Είναι σαφές ότι είναι δυνατός ο υπολογισμός της αξίας της αλληλεπίδρασης αυτών των σωμάτων. Η δύναμη της τριβής χαρακτηρίζει αυτή την αλληλεπίδραση ποσοτικά. Εάν υπάρχει τριβή μεταξύ άκαμπτων σωμάτων (για παράδειγμα, η αλληλεπίδραση ενός βιβλίου με ένα ράφι ή ένα μήλο με ένα τραπέζι), τότε αυτή η αλληλεπίδραση ονομάζεται ξηρή τριβή.
Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι η τριβή είναι μια δύναμη που έχει ηλεκτρομαγνητική φύση. Αυτό σημαίνει ότι η αιτία αυτής της δύναμης είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων που αποτελούν αυτό ή εκείνο το σώμα.
Τι είναι η τριβή;
Λόγω της ποικιλίας των αντικειμένων που υπάρχουν στον κόσμο μας, μπορείτεκαθορίστε ότι καθένα από αυτά έχει τη δική του δομή και έχει μεμονωμένες ιδιότητες. Αυτό σημαίνει ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ διαφορετικών στοιχείων θα είναι διαφορετική. Για τη σωστή κατανόηση της ουσίας και την κατάλληλη λύση πολλών προβλημάτων στη φυσική, είναι συνηθισμένο να διαχωρίζονται υπό όρους τρεις τύποι τριβής. Λοιπόν, ας αναλύσουμε το καθένα ξεχωριστά:
- Η πρώτη τριβή είναι η στατική τριβή που συμβαίνει όταν δεν υπάρχει σχετική κίνηση δύο σωμάτων. Μπορούμε να δούμε παραδείγματα του παντού, γιατί η δύναμη που δημιουργείται από αυτή την τριβή διατηρεί τα αντικείμενα σε ισορροπία. Για παράδειγμα, εμπορεύματα σε κινούμενο μεταφορικό ιμάντα, καρφί που έχει κοπεί σε τοίχο ή άτομο που στέκεται στο πάτωμα.
- Η τριβή ολίσθησης είναι υπό όρους η δεύτερη τριβή. Η τιμή της ολίσθησης ορίζεται ως εξής: όταν ασκείται δύναμη σε ένα σώμα σε ισορροπία μεγαλύτερη από τη στατική δύναμη τριβής, η δύναμη τριβής ολίσθησης αρχίζει να ενεργεί και το σώμα κινείται.
- Και τέλος, η τριβή κύλισης, που εξηγεί την αλληλεπίδραση δύο σωμάτων, το ένα από τα οποία κυλά πάνω στην επιφάνεια του άλλου. Η διαφορά στην τριβή κύλισης και ολίσθησης εξηγείται από το γεγονός ότι με οποιαδήποτε κίνηση, οι περιοχές του σώματος μετατοπίζονται κατά μήκος της επιφάνειας επαφής και αντί για σπασμένους διαμοριακούς δεσμούς, σχηματίζονται νέοι. Και στην περίπτωση που ο τροχός κυλά χωρίς να γλιστράει, οι μοριακοί δεσμοί σπάνε πολύ πιο γρήγορα όταν ανυψώνονται τα τμήματα του τροχού παρά όταν ολισθαίνουν. Αποδεικνύεται ότι η δύναμη τριβής κύλισης είναι μικρότερη από τη δύναμη ολίσθησης.
Πού και πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί η τριβή;
Η τριβή είναιένα αναντικατάστατο φαινόμενο, χωρίς το οποίο δεν θα μπορούσαμε να κάνουμε στοιχειώδη πράγματα: να περπατάμε, να καθόμαστε ή απλά να κρατάμε αντικείμενα στα χέρια μας. Επομένως, μην υποτιμάτε τη σημασία της τριβής. Όπως είπε ο Γάλλος φυσικός Γκιγιόμ: «Αν δεν υπήρχε τριβή, η Γη μας θα ήταν χωρίς ούτε μια τραχύτητα, θα ήταν σαν μια σταγόνα υγρού.»
Ίσως το καλύτερο παράδειγμα που χαρακτηρίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια την τριβή είναι η λειτουργία ενός τροχού. Ακόμη και στην αρχαιότητα, παρατηρήθηκε ότι οι δυνάμεις της τριβής κύλισης είναι πολύ λιγότερες από τις δυνάμεις της τριβής ολίσθησης. Ήταν τα αναμφισβήτητα οφέλη της τριβής κύλισης που έκαναν τους ανθρώπους να βάζουν κορμούς ή κυλίνδρους για να μετακινούν βαριά και ογκώδη φορτία. Με τον καιρό, οι άνθρωποι βελτίωσαν τις γνώσεις τους για τις εκπληκτικές ιδιότητες της τριβής κύλισης, παρατήρησαν την κίνηση των αντικειμένων υπό την επίδραση των δυνάμεων τριβής και τελικά ανακάλυψαν τον τροχό! Στον σύγχρονο κόσμο, είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς τη ζωή χωρίς αυτά τα αναντικατάστατα μέρη, γιατί οι τροχοί είναι οι δεύτεροι «κινητήρες» κάθε μεταφοράς!
Πώς να υπολογίσετε την τιμή της δύναμης τριβής;
Όπως κάθε άλλη δύναμη, η δύναμη τριβής έχει ακέραιες τιμές. Προκειμένου να προσδιοριστεί με ακρίβεια πόση δύναμη απαιτείται για κίνηση ή άλλους τύπους εργασίας, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η δύναμη στατικής τριβής. Οι μηχανικοί συνήθως το κάνουν αυτό όταν, για παράδειγμα, χτίζουν εργοστάσια ή εφευρίσκουν νέες συσκευές. Ωστόσο, ακόμη και οι απλοί μαθητές αντιμετωπίζουν ορισμένα καθήκοντα όπου απαιτείται ο υπολογισμός της δύναμης τριβής. Για να το μετρήσω λοιπόντιμή, απλά πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν απλό τύπο: Fτριβή=KN, όπου k είναι ο συντελεστής τριβής. Η τιμή όλων των συντελεστών εξαρτάται πάντα από την επιφάνεια του αντικειμένου πάνω στο οποίο κινείται ή αλληλεπιδρά το σώμα. "Ν" στον τύπο μας σημαίνει τη δύναμη αντίδρασης του υποστηρίγματος στο σώμα. Εξαρτάται κυρίως από τη μάζα του σώματος που έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του στηρίγματος.
Υπολογίστε την τιμή της δύναμης στο πρόβλημα
Υποθέστε ότι ένα σώμα μάζας m=3 kg βρίσκεται σε μια οριζόντια σανίδα. Ο συντελεστής τριβής μεταξύ της ξύλινης σανίδας και του σώματος είναι 0,3 Πώς να βρείτε την τιμή της δύναμης τριβής; Είναι πολύ απλό, το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να συνδέσετε τις τιμές μας στη φόρμουλα. Απλά πρέπει να λάβετε υπόψη ότι το N σε αυτή την περίπτωση είναι ίσο με το βάρος του σώματος (σύμφωνα με τον 3ο νόμο του Νεύτωνα). Άρα, η επιθυμητή δύναμη είναι (mg)k=(3 kg10 m/s2)0, 3=9 H.
