Факторы, влияющие на трение

Трение – это противодействующая сила, которая ограничивает движение одного тела по поверхности другого тела, соприкасающегося с ним. Это абсолютно необходимо для движения любого объекта по другому. Это как необходимое зло, которое вредит и помогает. Его двойную функцию можно понять на примере ходьбы: мы можем идти, потому что есть трение, и мы идем с определенной низкой скоростью из-за противодействующей силы, создаваемой трением.

Кроме того, как и в случае с мячом, свободно катящимся или скользящим по земле, мяч в конце концов останавливается из-за силы трения, которая действует между мячом и землей во время его движения. Это означает, что если сила действует в направлении справа налево, трение действует в направлении слева направо и наоборот. Верно также и то, что если сила действует слева направо, трение будет действовать в противоположном направлении от справа налево.

Есть силы, которые вступают в действие только тогда, когда соприкасаются друг с другом. Это так называемые контактные силы. Она представлена твердыми телами, жидкостями, а также газами, но максимальна у твердых тел и наименьшая у газов. Эффекты трения включают постепенное изнашивание вещей; это можно увидеть на таких примерах, как неровная подошва нашей обуви, проплешины велосипедных шин и преднамеренное действие наждачной бумаги по поверхности.

Трение можно только уменьшить, его нельзя устранить. Мы можем уменьшить трение с помощью смазки на контактной поверхности. Уменьшение трения помогает лучше перемещать объекты друг над другом. Если поверхность очень шероховатая, нам нужно сделать ее более гладкой для движения, используя некоторые эффективные смазки, такие как масло или смазка, например, в случае деталей машин мы используем метод смазки, чтобы избежать трения между частями при работе.

Если мы уменьшим трение до нуля, движений не будет, так как тогда объект не будет двигаться, он просто будет скользить по поверхности другого, и, следовательно, требуется минимальное трение для любого движения между двумя объектами. или поверхностей. Как, например, мы не можем ходить по льду, потому что его поверхность более гладкая и поэтому имеет наименьшее трение, и поэтому мы скользим всякий раз, когда пытаемся идти по нему. Следовательно, для катания на коньках или любой другой деятельности на поверхности льда нам нужно использовать специально разработанные ботинки или ботинки для катания на коньках, концы которых имеют шероховатую поверхность, чтобы обеспечить необходимое трение для нашего движения.

Что вызывает трение?

Трение — это сила, которая сопротивляется или противодействует относительному движению между двумя объектами или материалами. Различные причины ответственны за то, чтобы эта противодействующая сила вступила в действие. Среди различных других причин основной причиной этой силы сопротивления или силы трения является молекулярная адгезия, шероховатость поверхности, которая зависит от характера поверхности и тела в контакте, а также деформации поверхности или движущегося объекта.

1. Адгезия – это молекулярная сила, возникающая при тесном контакте двух материалов друг с другом. Как будто между поверхностью стекла и водой существует сила сцепления, поэтому, налитая в стакан, она смачивает поверхность стекла.
2. Каждый объект имеет шероховатую поверхность, независимо от того, выглядит ли он более гладким для нашего невооруженного глаза. Но когда мы наблюдаем через микроскоп, мы обнаруживаем, что поверхности всех предметов имеют шероховатые края. И, следовательно, две шероховатые поверхности, соприкасаясь друг с другом, создают между собой силу трения или противодействующую силу, которая иногда может превращаться в теплоту. Степень трения увеличивается с увеличением шероховатости, так как по дороге с большим количеством гальки идти труднее, а по ровной дороге легче.
3. Деформации тела или поверхности соприкасающегося тела могут создавать трение при его движении. Чем больше деформация поверхности, тем больше сила трения или противодействующая сила, чтобы остановить ее движение, и, следовательно, в некоторых случаях мы должны использовать некоторые смазки, чтобы избавиться от этих сил трения или противодействия.

Пружинные весы обеспечивают метод измерения массы, который одновременно прост, удобен и дешев. Массу подвешивают к концу пружины, и отклонение пружины из-за направленной вниз силы тяжести, действующей на массу, измеряют по шкале. Мы можем использовать это для выполнения и экспериментального определения различных сил трения в случае различных объектов.

Наблюдения используются для определения следующего:

• Сила, действующая на предмет, подвешенный на конце весов
• Сила трения тела
• Величина давления тела
• Относительное движение между объектом и балансом

Один из способов определить коэффициент трения между двумя поверхностями — потянуть за предмет с помощью пружинных весов, которые используются для измерения веса предмета. Если мы положим объект на другую поверхность, а затем потянем его, мы сможем определить величину силы, необходимой для перемещения объекта на любую поверхность.

Факторы, влияющие на трение

Шероховатость/гладкость скользящего объекта

Возникающее трение зависит от шероховатости и гладкости скользящего объекта. Чем грубее объект, тем больше будет создаваться трение и, следовательно, его движение будет ограничено. Чем ровнее объект, тем более плавно он может двигаться.

Гладкий мяч

Грубый мяч

Как мы видим на изображении, гладкий мяч с более гладкой поверхностью может пройти большее расстояние, чем шероховатый мяч.

Мы не можем держать стакан замасленными руками. Наши руки жирные и гладкие, и мы знаем, что гладкая поверхность меньше взаимодействует со стеклом. И, следовательно, имеет тенденцию скользить. Другим примером этого является то, что во время походов по холмистой и водной местности мы носим отличную спортивную обувь, чтобы грубая обувь лучше фиксировалась на холмистой местности, увеличивая трение, обеспечивая лучшее сцепление и уменьшая вероятность поскользнуться.

Шероховатость/гладкость поверхности

Трение зависит от характера контактирующей поверхности. Если поверхность шероховатая, трение, создаваемое противоположным движением объекта, больше по сравнению с более гладкой поверхностью.

Например, по дороге, усыпанной мелкой галькой, или по растрескавшейся неровной дороге с таким количеством трещин между ними труднее идти, чем по более гладкой, хорошо выровненной дороге.

Противодействующая сила, возникающая при ходьбе по более неровной дороге, в первом случае больше, чем во втором.

Форма/дизайн объекта

Форма и конструкция объекта определяют площадь поверхности, соприкасающуюся с поверхностью, по которой он движется. Например, если форма тела обтекаемая, поэтому при движении в воде или воздухе оно будет испытывать меньшую силу трения, противодействующую его движению, чем любая другая форма.

Важна площадь контакта, а не общая площадь поверхности, по которой что-то движется. Если в маленьком помещении или на стадионе катится шар диаметром 8 см, это не имеет значения, главное, чтобы материал пола и скорость катания были одинаковыми. Кроме того, если тело имеет самую короткую точку контакта, то создаваемая сила трения также очень меньше по сравнению со скольжением объекта, поэтому предпочтительнее катить объект для меньшего трения.

Таким образом, если два объекта находятся в движении (учитывая, что они сделаны из одного и того же материала, а форма движется с одинаковой скоростью), то большее тело будет испытывать большее трение из-за большей площади контакта, что создаст относительно более высокую силу трения или противодействия. силы относительно его движения.

Нормальная сила, действующая на тела скольжения

Сила трения или противодействующая сила, ограничивающая движение тела, также зависит от Нормальной силы, действующей на скользящие тела. Обычно мы думаем о нормальной силе, а не о весе, следуя ньютоновской паре действие-противодействие. Таким образом, чем больше масса или вес объекта, тем выше будет генерируемая реакция или нормальная сила. По мере увеличения силы и величины нормальной силы, генерируемой перпендикулярно, которая представляет собой силу между «скользящими» поверхностями, сила или величина силы трения или противодействующей силы также увеличивается.

Сила трения или противодействующая сила — это сила, противодействующая скольжению двух объектов друг относительно друга, и она действует как контактная сила, как обычная сила. В то время как нормальная сила действует перпендикулярно плоской поверхности, трение действует в направлении вдоль плоской поверхности объекта.

Коэффициент трения

Сила трения зависит от коэффициента трения поверхности. Чем больше коэффициент трения поверхности, тем больше сила, необходимая для ее перемещения по этой поверхности. Коэффициент трения µ представляет собой величину трения между двумя поверхностями. Низкое значение коэффициента трения указывает на то, что сила, необходимая для скольжения объекта, меньше, чем сила, необходимая при высоком коэффициенте трения. Сила трения имеет следующую формулу:

F = µ N

Where F= force of friction

µ = Coefficient of friction

N = normal reaction force

Примеры проблем

Вопрос 1: Что такое трение?

Отвечать:

Friction, force that resists the sliding or rolling of one solid object over another. Frictional forces, such as the traction needed to walk without slipping, may be beneficial, but they also present a great measure of opposition to motion.

Вопрос 2: Каковы два преимущества и недостатки трения?

Отвечать:

Friction produces unnecessary heat leading to the wastage of energy. The force of friction acts in the opposite direction of motion, so friction slows down the motion of moving objects. Forest fires are caused due to the friction between tree branches.

Вопрос 3: Каковы причины трения?

Отвечать:

Friction is a resistive force, which comes into play when there is a relative motion between two bodies in contact. The frictional force between two bodies depends mainly on three factors: (I) the adhesion between body surfaces (ii) roughness of the surface (iii) deformation of bodies.

Вопрос 4: Что такое обтекаемая форма, объясните на примере?

Отвечать:

A special shape of the body that reduces fluid friction is called the streamlined shape. Example: Aquatic animals like fish, crocodiles, and sharks and the vehicles like cars, flights, ships act. Streamlined shapes help reduce the amount of air drag when an object is moving.

Вопрос 5: Зависит ли трение от площади поверхности?

Отвечать:

Friction is a contact force when two surfaces interact. Hence, so friction depends on the surface of contact as the surface of contact increases the frictional force also increases.

Вопрос 6. Найдите силу трения, если коэффициент трения равен 0,25, а нормальная реакция поверхности равна 5 Н.

Решение:

As we know that, F = µ N

Given, µ = 0.25

N = 5N

F = µ N

Therefore, F = 0.25 × 5N

Therefore, F = 1.25N

Hence, the frictional force exerted is 1.25 N.

Вопрос 7: Каков коэффициент трения, если прикладываемая сила трения составляет 125 Н, а предлагаемая нормальная сила реакции составляет 200 Н.

Решение:

As we know that

F = µ N

Given, F = 125N

N= 200N

µ = 0.625

Hence, the coefficient of friction is 0.625.

Вопрос 8: Какова нормальная реакция поверхности, если создаваемая сила трения составляет 60 Н, а коэффициент трения равен 0,6.

Решение:

As we know that

F = µ N

Given, F = 60N

µ = 0.6

Hence, the normal reaction generated by the surface is 100N.