แรงประเภทที่สามที่เกิดขึ้นในกลศาสตร์คือแรงเสียดทาน แรงเสียดทานก็เหมือนกับแรงยืดหยุ่นที่มีลักษณะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวคือ แรงเสียดทานจะขึ้นอยู่กับแรงไฟฟ้าของอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุล คุณสมบัติหลักของแรงเสียดทานซึ่งทำให้พวกมันแตกต่างจากแรงโน้มถ่วงและแรงยืดหยุ่นก็คือพวกมันขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุที่สัมพันธ์กัน

ก่อนอื่นมาทำความรู้จักกับแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวของวัตถุที่เป็นของแข็งกันก่อน แรงเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อวัตถุสัมผัสกันโดยตรงและพุ่งไปตามพื้นผิวสัมผัสเสมอ ตรงกันข้ามกับแรงยืดหยุ่นที่ตั้งฉากกับพื้นผิวเหล่านี้ แรงเสียดทานเกิดขึ้นเมื่อวัตถุหนึ่งเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวของอีกวัตถุหนึ่ง แต่สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างวัตถุแข็งที่สัมผัสกันเมื่อวัตถุเหล่านี้หยุดนิ่งโดยสัมพันธ์กัน แรงเสียดทานจะขัดขวางการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของร่างกายเสมอ

ลักษณะของแรงเสียดทาน

สาเหตุที่หนังสือไม่เลื่อนหลุดจากโต๊ะที่มีความเอียงเล็กน้อยก็เนื่องมาจากความหยาบของพื้นผิวโต๊ะและปกหนังสือ ความหยาบนี้สังเกตได้ชัดเจนเมื่อสัมผัสและภายใต้กล้องจุลทรรศน์จะเห็นว่าพื้นผิวของโต๊ะแข็งมีลักษณะคล้ายกับประเทศบนภูเขามากที่สุด ด้วยเหตุผลเดียวกัน ม้าจึงต้องใช้แรงมากในการเคลื่อนย้ายของหนัก (รูปที่ 3.31) ส่วนที่ยื่นออกมาจำนวนนับไม่ถ้วนเกาะติดกัน เสียรูป และป้องกันไม่ให้หนังสือหรือน้ำหนักบรรทุกเลื่อน ดังนั้นแรงเสียดทานสถิตจึงเกิดจากแรงอันตรกิริยาของโมเลกุลเดียวกันกับแรงยืดหยุ่นธรรมดา

เมื่อวัตถุชิ้นหนึ่งเลื่อนไปบนพื้นผิวของอีกชิ้นหนึ่ง ตุ่มจะ “หลุดออก” และทำลายพันธะโมเลกุลที่ไม่สามารถทนต่อภาระที่เพิ่มขึ้นได้ การตรวจจับ "การบิ่น" ของตุ่มนั้นไม่ใช่เรื่องยาก: ผลลัพธ์ของ "การบิ่น" ดังกล่าวคือการสึกหรอของชิ้นส่วนที่เสียดสี

ดูเหมือนว่ายิ่งขัดพื้นผิวให้ละเอียดมากเท่าใด แรงเสียดทานก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น นี่เป็นเรื่องจริงในระดับหนึ่ง การเจียรจะช่วยลด เช่น แรงเสียดทานระหว่างแท่งเหล็กสองเส้น แต่ไม่จำกัด เมื่อความเรียบของพื้นผิวเพิ่มขึ้นอีก แรงเสียดทานก็เริ่มเพิ่มขึ้น ประเด็นก็คือสิ่งนี้

เมื่อพื้นผิวเรียบขึ้น พวกมันก็จะแนบชิดกันมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ตราบใดที่ความสูงของการกระแทกเกินรัศมีของโมเลกุลหลายระดับ ก็ไม่มีแรงกระทำอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลของพื้นผิวข้างเคียง (ยกเว้นการกระแทกเอง) ท้ายที่สุดแล้วสิ่งเหล่านี้เป็นกองกำลังระยะสั้นมาก การกระทำของพวกมันขยายออกไปเป็นระยะทางหลายรัศมีโมเลกุล เฉพาะเมื่อบรรลุความสมบูรณ์แบบในการขัดเงาเท่านั้น พื้นผิวจึงเข้าใกล้กันมากจนแรงดึงดูด (การยึดเกาะ) ของโมเลกุลจะปกคลุมส่วนสำคัญของพื้นผิวสัมผัสของแท่งเหล็ก แรงเหล่านี้จะเริ่มป้องกันไม่ให้แท่งเคลื่อนที่โดยสัมพันธ์กัน ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงเสียดทานสถิต

เมื่อแท่งเรียบเลื่อน พันธะโมเลกุลระหว่างโมเลกุลบนพื้นผิวของแท่งจะขาด เช่นเดียวกับพันธะในตุ่มที่แตกสลายบนพื้นผิวขรุขระ การแตกของพันธะโมเลกุลเป็นสิ่งสำคัญที่ทำให้แรงเสียดทานแตกต่างจากแรงยืดหยุ่น เมื่อไม่มีการแตกดังกล่าวเกิดขึ้น นี่คือสาเหตุที่แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับความเร็ว

ด้านล่างนี้เราจะพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมของแรงเสียดทานแต่ละประเภท

แรงเสียดทานสถิต

สมมติว่าคุณต้องย้ายตู้ คุณกระทำกับมันโดยออกแรงในแนวนอน แต่ตู้ไม่ขยับเขยื้อน

สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อแรงที่กระทำกับตู้ได้รับการชดเชย (สมดุล) ด้วยแรงอื่น แรงนี้ซึ่งมีขนาดเท่ากันกับแรงที่คุณใช้และมุ่งตรงข้ามกับแรงนั้น คือแรงเสียดทานสถิต

แรงเสียดทานสถิตคือแรงที่กระทำต่อวัตถุที่กำหนดจากวัตถุอื่นที่สัมผัสกับมันตามพื้นผิวสัมผัสของวัตถุในกรณีที่วัตถุอยู่นิ่งสัมพันธ์กัน

คุณเริ่มดันตู้ให้แรงขึ้น แต่ตู้ก็ยังคงอยู่กับที่ ซึ่งหมายความว่าแรงเสียดทานสถิตจะเพิ่มขึ้นในเวลาเดียวกันด้วย

แรงเสียดทานสถิตมีขนาดเท่ากันและตรงข้ามกับแรงที่กระทำกับวัตถุขนานกับพื้นผิวที่สัมผัสกับวัตถุอื่น

หากไม่มีแรงกระทำขนานกับพื้นผิวนี้ แรงเสียดทานสถิตย์จะเป็นศูนย์

เรามาดูกันว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุดนั้นขึ้นอยู่กับอะไร ในการทำเช่นนี้ให้วางบล็อกไม้หนักไว้บนโต๊ะแล้วเริ่มดึงโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ (รูปที่ 3.32) เราจะบันทึกการอ่านไดนาโมมิเตอร์ในขณะที่บล็อกเริ่มเคลื่อนที่ สอดคล้องกับแรงเสียดทานสถิตสูงสุด (โมดูลัส) เราจะโหลดบล็อกด้วยน้ำหนัก เพิ่มน้ำหนักของบล็อก และแรงปฏิกิริยารองรับ 2, 3 เท่า เป็นต้น โปรดทราบว่าโมดูลของแรงเสียดทานสถิตสูงสุด F max ก็เพิ่มขึ้น 2, 3 เท่าเช่นกัน ฯลฯ

ข้าว. 3.32

ประสบการณ์ของเราและการทดลองอื่นที่คล้ายคลึงกันช่วยให้เราสรุปได้ว่าค่าสูงสุดของโมดูลัสของแรงเสียดทานสถิตนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับโมดูลัสของแรงปฏิกิริยารองรับ:

โดยที่ μ คือสัมประสิทธิ์สัดส่วนที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้สร้างวัตถุที่สัมผัสคุณภาพของการประมวลผลพื้นผิว แต่ตามประสบการณ์แสดงให้เห็นมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับพื้นที่สัมผัสของพวกเขา หากเราวางบล็อกบนหน้าเล็ก เราจะได้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตเท่ากัน

ในการทดลองดังแสดงในรูปที่ 3.32 แรงเสียดทานสถิตไม่เพียงถูกนำไปใช้กับบล็อกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตารางด้วย อันที่จริง ถ้าโต๊ะกระทำต่อบล็อกโดยมีแรงเสียดทานสถิต tr1 หันไปทางซ้าย บล็อกนั้นก็จะกระทำบนโต๊ะโดยมีแรงเสียดทาน tr2 หันไปทางขวา และตามกฎข้อที่สามของนิวตัน

เหตุใดแรงเสียดทานสถิตจึงแปรผันจากศูนย์ถึงค่าสูงสุดเท่ากับ μN นี่คือวิธีที่มันเกิดขึ้น เมื่อออกแรงบางอย่างกับร่างกาย ร่างกายจะเคลื่อนตัวเล็กน้อย (มองไม่เห็นด้วยตา) การกระจัดนี้จะดำเนินต่อไปจนกระทั่งความหยาบระดับจุลภาคของพื้นผิวถูกจัดเรียงในลักษณะที่เมื่อประสานกัน จะทำให้เกิดแรงเสียดทานที่ทำให้สมดุลของแรง เมื่อแรงเพิ่มขึ้น ร่างกายจะขยับเล็กน้อยอีกครั้งเพื่อให้พื้นผิวที่ผิดปกติน้อยที่สุดเกาะติดกันแตกต่างกันและแรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้น เฉพาะที่ F > F สูงสุด ไม่ว่าพื้นผิวจะอยู่ในตำแหน่งที่สัมพันธ์กันอย่างไร แรงเสียดทานก็ไม่สามารถปรับสมดุลของแรงได้ และการเลื่อนก็เริ่มขึ้น

แรงเสียดทานแบบเลื่อน

เมื่อวัตถุเลื่อนไปเหนือพื้นผิวของอีกวัตถุหนึ่ง แรงเสียดทานก็จะถูกกระทำด้วย - แรงเสียดทานแบบเลื่อน สิ่งนี้สามารถตรวจสอบได้จากประสบการณ์ ไดนาโมมิเตอร์ที่ติดอยู่กับบล็อกโดยมีการเคลื่อนที่สม่ำเสมอของบล็อกไปตามพื้นผิวแนวนอน (รูปที่ 3.33) แสดงให้เห็นว่าแรงยืดหยุ่นคงที่กระทำต่อบล็อกจากด้านข้างของสปริงไดนาโมมิเตอร์ ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน เมื่อบล็อกเคลื่อนที่สม่ำเสมอ (ความเร่ง a = 0) ผลลัพธ์ของแรงทั้งหมดที่กระทำกับบล็อกจะเท่ากับศูนย์ ผลที่ตามมา นอกเหนือจากแรงยืดหยุ่น (แรงโน้มถ่วง m และแรงปฏิกิริยาของส่วนรองรับมีความสมดุล) ในระหว่างการเคลื่อนที่สม่ำเสมอ บล็อกยังถูกกระทำด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากับแรงยืดหยุ่น แต่พุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม แรงนี้คือแรงเสียดทานแบบเลื่อน

ข้าว. 3.33

แรงเสียดทานแบบเลื่อน เช่น แรงเสียดทานสถิตสูงสุด ขึ้นอยู่กับแรงปฏิกิริยารองรับ บนวัสดุของตัวถู และสภาพของพื้นผิว สิ่งสำคัญคือแรงเสียดทานของการเลื่อนนั้นขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุด้วย ประการแรก แรงเสียดทานแบบเลื่อนจะมีทิศทางตรงกันข้ามกับความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุที่สัมผัสกันเสมอ นี้สามารถอธิบายได้โดยใช้รูปที่ 3.34 ซึ่งแสดงวัตถุถูสองอัน

ข้าว. 3.34

ร่างกาย 1 เคลื่อนที่สัมพันธ์กับร่างกาย 2 ด้วยความเร็ว 1, 2 ชี้ไปทางขวา แรงเสียดทาน tr1 พุ่งไปทางซ้ายกระทบกับวัตถุ 1 วัตถุ 2 เคลื่อนที่สัมพันธ์กับวัตถุ 1 ไปทางซ้ายด้วยความเร็ว 2.1 และแรงเสียดทาน tr2 ที่กระทำกับวัตถุนั้นหันไปทางขวา

ประการที่สอง โมดูลัสของแรงเสียดทานแบบเลื่อนยังขึ้นอยู่กับโมดูลัสของความเร็วสัมพัทธ์ของตัวถูด้วย การพึ่งพาโมดูลัสแรงเสียดทานแบบเลื่อนกับโมดูลัสความเร็วสัมพัทธ์นั้นถูกสร้างขึ้นจากการทดลอง ความสัมพันธ์ดังแสดงในรูปที่ 3.35 ที่ความเร็วสัมพัทธ์ต่ำในการเคลื่อนที่ของวัตถุ แรงเสียดทานแบบเลื่อนจะแตกต่างเพียงเล็กน้อยจากแรงเสียดทานสถิตสูงสุด ดังนั้นจึงถือว่าคงที่โดยประมาณและเท่ากับแรงเสียดทานสถิต:

ข้าว. 3.35

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของวัสดุบางชนิดแสดงไว้ในตารางที่ 5

ตารางที่ 5

โปรดทราบว่าโมดูลัสของแรงเสียดทาน tr ​​มักจะน้อยกว่าโมดูลัสของแรงปฏิกิริยารองรับ ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อนจึงน้อยกว่าความสามัคคี ด้วยเหตุนี้ การลากร่างกายจึงง่ายกว่าการยกหรือถือ

แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุ นี่คือความแตกต่างที่สำคัญจากแรงโน้มถ่วงและความยืดหยุ่นซึ่งขึ้นอยู่กับพิกัดเท่านั้น

คำถามทดสอบตัวเอง

• วัตถุที่มีมวล m = 5 กิโลกรัม วางอยู่บนพื้นผิวแนวนอน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ = 0.2 แรงในแนวนอน F = 5 N กระทำต่อร่างกาย แรงเสียดทานจะเป็นอย่างไรหากร่างกายยังนิ่งอยู่?

หัวข้อของตัวคำนวณการตรวจสอบสถานะแบบครบวงจร: แรงในกลศาสตร์ แรงเสียดทาน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน

แรงเสียดทาน - นี่คือพลังแห่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างร่างกายที่สัมผัสกันเพื่อป้องกันการเคลื่อนไหวของร่างกายหนึ่งสัมพันธ์กับอีกร่างกายหนึ่ง แรงเสียดทานจะพุ่งไปตามพื้นผิวของวัตถุที่สัมผัสกันเสมอ

ในฟิสิกส์ของโรงเรียน จะพิจารณาแรงเสียดทานสองประเภท

1.แรงเสียดทานแบบแห้ง- มันเกิดขึ้นในโซนสัมผัสของพื้นผิวแข็งโดยไม่มีชั้นของเหลวหรือก๊าซอยู่ระหว่างพวกเขา
2. แรงเสียดทานที่มีความหนืดมันเกิดขึ้นเมื่อวัตถุที่เป็นของแข็งเคลื่อนที่ในตัวกลางที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ หรือเมื่อชั้นหนึ่งของตัวกลางเคลื่อนที่สัมพันธ์กับอีกชั้นหนึ่ง

แรงเสียดทานแบบแห้งและแบบหนืดมีลักษณะและคุณสมบัติต่างกัน ลองพิจารณาแรงเสียดทานประเภทนี้แยกกัน

แรงเสียดทานแบบแห้ง

แรงเสียดทานแบบแห้งสามารถเกิดขึ้นได้แม้ในกรณีที่ไม่มีการเคลื่อนไหวสัมพันธ์กันของร่างกาย ดังนั้น โซฟาที่มีน้ำหนักมากจึงยังคงไม่ขยับเขยื้อนแม้จะพยายามขยับออกจากที่เพียงเล็กน้อยก็ตาม แรงที่เรากระทำกับโซฟาจะได้รับการชดเชยด้วยแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างโซฟากับพื้น แรงเสียดทานที่กระทำระหว่างพื้นผิววัตถุที่อยู่นิ่งและป้องกันไม่ให้เกิดการเคลื่อนที่เรียกว่าแรงเสียดทานสถิต

เหตุใดแรงเสียดทานสถิตจึงปรากฏเลย? พื้นผิวสัมผัสของโซฟาและพื้นมีความหยาบและมีตุ่มเล็ก ๆ ที่มองไม่เห็นในรูปทรงและขนาดต่างๆ กระแทกเหล่านี้จะติดกันและป้องกันไม่ให้โซฟาเริ่มขยับ แรงเสียดทานสถิตจึงเกิดจากแรงผลักแม่เหล็กไฟฟ้าของโมเลกุลที่เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนรูปของตุ่ม

ด้วยแรงที่เพิ่มขึ้นทีละน้อยโซฟายังคงไม่ยอมแพ้และหยุดนิ่ง - แรงเสียดทานสถิตจะเพิ่มขึ้นพร้อมกับอิทธิพลภายนอกที่เพิ่มขึ้นโดยยังคงมีขนาดเท่ากับแรงที่ใช้ สิ่งนี้เป็นที่เข้าใจได้: การเสียรูปของตุ่มเพิ่มขึ้นและแรงผลักของโมเลกุลเพิ่มขึ้น

ในที่สุดด้วยแรงภายนอกจำนวนหนึ่ง โซฟาก็เคลื่อนออกจากที่ของมัน แรงเสียดทานสถิตถึงค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ การเสียรูปของตุ่มนั้นรุนแรงมากจนตุ่มไม่สามารถต้านทานได้และเริ่มพังทลายลง การเลื่อนเกิดขึ้น

แรงเสียดทานที่กระทำระหว่างพื้นผิวเลื่อนเรียกว่าแรงเสียดทานแบบเลื่อน ในระหว่างกระบวนการเลื่อน พันธะระหว่างโมเลกุลในตุ่มที่พื้นผิวที่เชื่อมต่อกันจะถูกทำลาย ด้วยแรงเสียดทานสถิตย์จะไม่มีความไม่ต่อเนื่องดังกล่าว

คำอธิบายแรงเสียดทานแบบแห้งในแง่ของตุ่มนั้นเรียบง่ายและชัดเจนที่สุด กลไกที่แท้จริงของแรงเสียดทานนั้นซับซ้อนกว่ามาก และการคำนึงถึงนั้นอยู่นอกเหนือขอบเขตของฟิสิกส์เบื้องต้น

แรงเสียดทานแบบเลื่อนที่ส่งไปยังตัวเครื่องจากด้านข้างของพื้นผิวขรุขระนั้นมีทิศทางตรงข้ามกับความเร็วการเคลื่อนที่ของร่างกายเมื่อเทียบกับพื้นผิวนี้ เมื่อทิศทางของความเร็วเปลี่ยนไป ทิศทางของแรงเสียดทานก็เปลี่ยนไปด้วย การพึ่งพาแรงเสียดทานกับความเร็วเป็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแรงเสียดทานและแรงดึงของความยืดหยุ่นและแรงโน้มถ่วง (ขนาดซึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของร่างกายเท่านั้นนั่นคือในพิกัดของพวกมัน)

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดของการเสียดสีแบบแห้ง จะต้องเป็นไปตามกฎต่อไปนี้ เป็นข้อเท็จจริงเชิงทดลองที่มีลักษณะทั่วไปและเป็นลักษณะโดยประมาณ

1. ค่าสูงสุดของแรงเสียดทานสถิตเท่ากับแรงเสียดทานแบบเลื่อน
2. ค่าสัมบูรณ์ของแรงเสียดทานแบบเลื่อนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงปฏิกิริยารองรับ:

ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนเรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน

3. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วการเคลื่อนที่ของร่างกายบนพื้นผิวขรุขระ
4. ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีไม่ขึ้นอยู่กับพื้นที่สัมผัสพื้นผิว

กฎหมายเหล่านี้ก็เพียงพอที่จะแก้ไขปัญหาได้

งาน.บล็อกมวล กิโลกรัม วางอยู่บนพื้นผิวขรุขระในแนวนอน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ใช้แรงในแนวนอนกับบล็อก ค้นหาแรงเสียดทานในสองกรณี: 1) ที่ 2) ที่

วิธีแก้ปัญหา: มาวาดรูปและจัดกำลังกันดีกว่า เราแสดงถึงแรงเสียดทาน (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. สู่ภารกิจ

ลองเขียนกฎข้อที่สองของนิวตัน:

(1)

บล็อกไม่เคลื่อนที่ไปตามแกน ฉายความเท่าเทียมกัน (1) บนแกนเราได้รับ: ที่ไหน .

ค่าสูงสุดของแรงเสียดทานสถิต (หรือที่เรียกว่าแรงเสียดทานแบบเลื่อน) มีค่าเท่ากับ

1) แรงน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุด บล็อกยังคงอยู่กับที่ และแรงเสียดทานจะเป็นแรงเสียดทานสถิต:
2) แรงมีมากกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุด บล็อกจะเริ่มเลื่อน และแรงเสียดทานจะเป็นแรงเสียดทานแบบเลื่อน: .

แรงเสียดทานแบบหนืด

แรงต้านทานที่เกิดขึ้นเมื่อร่างกายเคลื่อนที่ในตัวกลางที่มีความหนืด (ของเหลวหรือก๊าซ) มีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ประการแรก ไม่มีแรงเสียดทานสถิต ตัวอย่างเช่น คนคนหนึ่งสามารถเคลื่อนย้ายเรือน้ำหนักหลายตันที่ลอยอยู่ได้โดยการดึงเชือก

ประการที่สอง แรงต้านทานขึ้นอยู่กับรูปร่างของวัตถุที่เคลื่อนไหว ตัวเรือดำน้ำ เครื่องบิน หรือจรวดมีรูปทรงคล้ายซิการ์เพรียวบางเพื่อลดแรงลาก ในทางตรงกันข้าม เมื่อวัตถุครึ่งทรงกลมเคลื่อนที่โดยให้ด้านเว้าไปข้างหน้า แรงดึงจะมีขนาดใหญ่มาก (เช่น ร่มชูชีพ)

ประการที่สาม ค่าสัมบูรณ์ของแรงลากขึ้นอยู่กับความเร็วอย่างมาก ที่ความเร็วต่ำ แรงต้านทานจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็ว:

ที่ความเร็วสูง แรงลากจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของความเร็ว:

ตัวอย่างเช่นเมื่อตกลงไปในอากาศ การพึ่งพาแรงต้านทานต่อกำลังสองของความเร็วนั้นเกิดขึ้นที่ความเร็วประมาณหลายเมตรต่อวินาที ค่าสัมประสิทธิ์และขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของร่างกายคุณสมบัติทางกายภาพของพื้นผิวของร่างกายและตัวกลางที่มีความหนืด

ดังนั้นในระหว่างการกระโดดไกลนักกระโดดร่มชูชีพจะไม่ได้รับความเร็วอย่างไม่มีกำหนด แต่จากช่วงเวลาหนึ่งก็เริ่มตกลงมาด้วยความเร็วคงที่ซึ่งแรงต้านทานจะเท่ากับแรงโน้มถ่วง:

ดังนั้นความเร็วคงที่:

(2)

งาน.ลูกบอลโลหะสองลูกที่มีขนาดเท่ากันและมีมวลต่างกัน ตกลงมาจากความสูงเท่ากันโดยไม่มีความเร็วเริ่มต้น ลูกไหนจะตกลงพื้นเร็วกว่า - ลูกเบาหรือลูกหนัก?
สารละลาย.จากสูตร (2) จะได้ว่าลูกบอลหนักมีความเร็วการล้มในสภาวะคงที่สูงกว่า ซึ่งหมายความว่าจะใช้เวลานานกว่าในการเพิ่มความเร็วและเข้าถึงพื้นได้เร็วขึ้น

คำอธิบายการนำเสนอเป็นรายสไลด์:

1 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

แรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวสัมผัสของวัตถุแข็ง ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 ครูฟิสิกส์ แอล.ไอ. สเมแทนคิน

2 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

ก่อนที่จะแสดงการนำเสนอต่อนักเรียน ให้ศึกษาการเปลี่ยนภาพเคลื่อนไหวในแต่ละสไลด์อย่างรอบคอบ ให้ความสนใจกับการใช้เมาส์เมื่อทำงานกับสไลด์แบบเคลื่อนไหว -

3 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

ลองขยับหนังสือหนาๆ ที่วางอยู่บนโต๊ะด้วยนิ้วของคุณ ก่อนอื่นเราจะเน้นไปที่สิ่งที่เรียกว่าแรงเสียดทานแบบแห้งนั่นคือ แรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวที่สัมผัสกับของแข็ง แรงเสียดทานขณะพัก คุณใช้แรงบางอย่างกับหนังสือโดยชี้ไปที่พื้นผิวโต๊ะ แต่หนังสือยังคงอยู่นิ่ง ข้อเท็จจริงข้อนี้เป็นที่คุ้นเคยอย่างสมบูรณ์ แต่ถ้าคุณลองคิดดูก็ค่อนข้างแปลกและเข้าใจยาก ท้ายที่สุดสิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร? ซึ่งหมายความว่าแรงเสียดทานก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน คุณดันหนังสือแรงขึ้น แต่หนังสือก็ยังคงอยู่กับที่ หนังสือจะยังคงอยู่ในสถานที่จนกว่าแรงที่กระทำต่อจะถึงค่าที่กำหนด ด้วยเหตุนี้ แรงจึงเกิดขึ้นระหว่างหนังสือกับพื้นผิวโต๊ะ ซึ่งตรงข้ามกับแรงที่คุณกระทำกับหนังสือ และมีขนาดเท่ากับแรงนั้นทุกประการ

4 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

แรงเสียดทานที่กระทำระหว่างวัตถุทั้งสองซึ่งไม่มีการเคลื่อนที่สัมพันธ์กันเรียกว่าแรงเสียดทานสถิต ถ้าวัตถุถูกกระทำโดยแรงขนานกับพื้นผิวที่วัตถุนั้นตั้งอยู่ และวัตถุยังคงนิ่งอยู่ นั่นหมายความว่าวัตถุถูกกระทำโดยแรงเสียดทานสถิต Ftr ซึ่งมีขนาดเท่ากันและพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับแรง . ด้วยเหตุนี้ แรงเสียดทานสถิตจึงถูกกำหนดโดยแรงที่กระทำต่อวัตถุนั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อความเร่งของร่างกายเป็นศูนย์ แรงเสียดทานจะมีขนาดเท่ากันและตรงข้ามกับแรงที่กระทำร่วมกับแรงเสียดทาน ลำตัวขนานกับพื้นผิวที่สัมผัสกับอีกร่างหนึ่ง ค่าสูงสุดของแรงเสียดทานที่ยังไม่เกิดการเลื่อน เรียกว่า แรงเสียดทานสถิตสูงสุด หากแรงที่กระทำต่อวัตถุที่อยู่นิ่งนั้นเกินแรงเสียดทานสถิตสูงสุดเล็กน้อย ร่างกายก็จะเริ่มเลื่อน หากไม่มีแรงอื่นกระทำขนานกับพื้นผิวนี้ แรงเสียดทานสถิตจะเป็นศูนย์ แรงเสียดทานสถิต

5 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

หากตอนนี้เราวัดแรงเสียดทานสถิตสูงสุดอีกครั้งเราจะเห็นว่ามันเพิ่มขึ้นหลายเท่าตามแรงที่เพิ่มขึ้นนั่นคือ 2 ครั้ง. ในการหาแรงเสียดทานสถิตสูงสุด มีกฎเชิงปริมาณที่เรียบง่ายแต่ไม่แม่นยำมากนัก มาโหลดบล็อกที่มีน้ำหนักเท่ากับแท่งกันเถอะ ในกรณีนี้แรงที่บล็อกกระทำต่อโต๊ะที่ตั้งฉากกับพื้นผิวโต๊ะจะเพิ่มขึ้น 2 เท่า แต่แรงตามกฎข้อที่สามของนิวตันนั้นมีขนาดเท่ากันและตรงกันข้ามในทิศทางกับแรงของปฏิกิริยาปกติของแรงรองรับที่กระทำต่อบล็อกจากด้านข้างของโต๊ะ ดังนั้นความแข็งแกร่งจะเพิ่มขึ้น 2 เท่า แรงเสียดทานสถิต

6 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

โดยการโหลดบล็อกด้วยน้ำหนักต่างๆ และการวัดแรงเสียดทานสถิตสูงสุดในแต่ละครั้ง เราจะตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าสูงสุดของโมดูลัสของแรงเสียดทานสถิตนั้นเป็นสัดส่วนกับโมดูลัสของแรงปฏิกิริยาปกติของส่วนรองรับ กฎนี้ก่อตั้งขึ้นครั้งแรกโดยการทดลองโดยคูลอมบ์นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส หากเราแสดงโมดูลของแรงเสียดทานสถิตสูงสุดด้วย Ftr.max เราก็สามารถเขียนได้: Ftr.max = µF2 โดยที่ µ คือสัมประสิทธิ์สัดส่วนที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีเป็นลักษณะของพื้นผิวที่ถูทั้งสองและไม่เพียงขึ้นอยู่กับวัสดุของพื้นผิวเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับคุณภาพของการประมวลผลด้วย ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานถูกกำหนดโดยการทดลอง แรงเสียดทานสถิต

7 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

แรงเสียดทานสถิตสูงสุดไม่ได้ขึ้นอยู่กับพื้นที่สัมผัสระหว่างวัตถุ หากคุณวางบล็อกบนหน้าเล็ก Ftr.max จะไม่เปลี่ยนแปลง แรงเสียดทานสถิตแปรผันจากศูนย์ถึงค่าสูงสุดเท่ากับ µF2 แรงเสียดทานสถิต

8 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

การกระจัดนี้จะดำเนินต่อไปจนกระทั่งความหยาบระดับจุลภาคของพื้นผิวอยู่ในตำแหน่งที่สัมพันธ์กันในลักษณะที่เมื่อประสานกัน พวกมันจะทำให้เกิดรูปลักษณ์ของแรงที่ทำให้แรงสมดุล เนื่องจากสิ่งที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในแรงเสียดทาน เกิดขึ้น? ประเด็นก็คือสิ่งนี้ เมื่อออกแรงบางอย่างกับร่างกาย ร่างกายจะเคลื่อนตัวเล็กน้อย (มองไม่เห็นด้วยตา) เมื่อแรงเพิ่มขึ้น ร่างกายจะขยับเล็กน้อยอีกครั้งเพื่อให้พื้นผิวที่ผิดปกติน้อยที่สุดเกาะติดกันแตกต่างกัน และแรงเสียดทานก็จะเพิ่มขึ้น และเฉพาะที่ Ftr.max เท่านั้น ในการจัดเรียงความหยาบของพื้นผิวร่วมกัน แรงเสียดทานจะไม่สามารถรักษาสมดุลของแรงได้ และการเลื่อนจะเริ่มขึ้น แรงเสียดทานสถิต

สไลด์ 9

คำอธิบายสไลด์:

เมื่อเดินและวิ่ง ฝ่าเท้าจะมีแรงเสียดทานสถิต เว้นแต่เท้าจะเลื่อน ในสมัยโบราณเมื่อไม่เข้าใจความสามารถของแรงเสียดทานสถิตในการรับค่าที่แตกต่างกันพวกเขาสงสัยว่าหัวรถจักรไอน้ำจะสามารถวิ่งบนรางเรียบได้ พวกเขาคิดว่าแรงเสียดทานที่เบรกล้อขับเคลื่อนจะเท่ากับแรงเสียดทานที่กระทำต่อล้อขับเคลื่อน แรงแบบเดียวกันนี้กระทำกับล้อขับเคลื่อนของรถ (เราถือว่าล้อหลังของรถกำลังขับเคลื่อนอยู่) ล้อที่ขับเคลื่อนยังถูกกระทำโดยแรงเสียดทานสถิต แต่คราวนี้เป็นการเบรกการเคลื่อนที่ และแรงนี้น้อยกว่าแรงที่กระทำต่อล้อขับเคลื่อนอย่างมีนัยสำคัญ (ไม่เช่นนั้นรถจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้) มีการเสนอให้ทำล้อขับเคลื่อนด้วยเกียร์และวางรางเกียร์พิเศษสำหรับพวกเขา แรงเสียดทานสถิต

10 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

เมื่อเลื่อนแรงเสียดทานไม่เพียงขึ้นอยู่กับสถานะของพื้นผิวที่ถูเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์ของร่างกายด้วยและการพึ่งพาความเร็วนี้ค่อนข้างซับซ้อน ประสบการณ์แรงเสียดทานจากการเลื่อนแสดงให้เห็นว่าบ่อยครั้ง (แต่ไม่เสมอไป) ในช่วงเริ่มต้นของการเลื่อน เมื่อความเร็วสัมพัทธ์ยังต่ำ แรงเสียดทานจะน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุดเล็กน้อย คุณอาจสังเกตเห็นว่าของหนัก เช่น กล่อง นั้นเคลื่อนย้ายได้ยาก แต่การเคลื่อนย้ายก็จะง่ายขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้อย่างแม่นยำโดยแรงเสียดทานที่ลดลงเมื่อเลื่อนเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำ เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น มันจะขยายและเริ่มเกิน Ftr สูงสุด ความสงบ.

11 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

การขึ้นอยู่กับโมดูลัสของแรงเสียดทานแบบเลื่อนกับโมดูลัสของความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุจะแสดงในรูป ที่ความเร็วสัมพัทธ์ในการเคลื่อนที่ไม่สูงเกินไป แรงเสียดทานแบบเลื่อนจะแตกต่างเล็กน้อยจากแรงเสียดทานสถิตสูงสุด ดังนั้นจึงถือว่าคงที่โดยประมาณและเท่ากับแรงเสียดทานสถิตสูงสุด: Ftr µ Ftr max = µN คุณลักษณะที่สำคัญของแรงเสียดทานแบบเลื่อนคือแรงเสียดทานจะพุ่งตรงข้ามกับความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุที่สัมผัสกันเสมอ วีบอดี้ วีบอดี้

12 สไลด์

คำอธิบายสไลด์:

แรงเสียดทานจากการเลื่อนสามารถลดลงได้หลายครั้งโดยใช้สารหล่อลื่น ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นชั้นของเหลวบางๆ (โดยปกติจะเป็นน้ำมันแร่บางชนิด) ระหว่างพื้นผิวที่ถู สรุป แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุ นี่คือความแตกต่างที่สำคัญจากแรงโน้มถ่วงและความยืดหยุ่นซึ่งขึ้นอยู่กับระยะทางเท่านั้น ไม่มีเครื่องจักรสมัยใหม่สักเครื่องเดียว เช่น รถยนต์หรือเครื่องยนต์รถแทรกเตอร์ ที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องหล่อลื่น มีระบบหล่อลื่นพิเศษในการออกแบบเครื่องจักรทั้งหมด การลดแรงเสียดทาน แรงเสียดทานระหว่างชั้นของของเหลวที่อยู่ติดกับพื้นผิวแข็งจะน้อยกว่าระหว่างพื้นผิวแห้งมาก

การส่งผลงานที่ดีของคุณไปยังฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงาน จะรู้สึกขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง

ยังไม่มีงานเวอร์ชัน HTML
คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์เก็บถาวรของงานได้โดยคลิกที่ลิงค์ด้านล่าง

เอกสารที่คล้ายกัน

แรงที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่สัมผัสกันระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ การหาขนาดและทิศทางของแรงเสียดทานแบบเลื่อน กฎอะมอนตัน-คูลอมบ์ ประเภทของแรงเสียดทานในกลไกและเครื่องจักร ยึดเกาะกับพื้นผิวเพื่อให้มั่นใจในการเคลื่อนไหว

การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 12/16/2014


ลักษณะของวิธีการโดยประมาณในการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อนคุณสมบัติของการคำนวณสำหรับวัสดุต่างๆ ความหมายและการคำนวณแรงเสียดทานตามกฎของคูลอมบ์ การออกแบบและหลักการทำงานของการติดตั้งเพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน

งานห้องปฏิบัติการ เพิ่มเมื่อ 12/01/2553


ประวัติความเป็นมาของการเกิดขึ้นของแรงเสียดทาน - กระบวนการปฏิสัมพันธ์ของวัตถุระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ (การกระจัด) หรือระหว่างการเคลื่อนที่ของวัตถุในตัวกลางที่เป็นก๊าซหรือของเหลว การเกิดขึ้นของแรงเสียดทานแบบเลื่อนและแบบสถิตที่ทางแยกของวัตถุที่สัมผัสกัน วิธีลดแรงเสียดทาน

บทคัดย่อเพิ่มเมื่อ 30/07/2558


สาเหตุของการเสียดสีและตัวอย่าง: การเคลื่อนที่ของแกนล้อ, ลูกบอลกลิ้งบนพื้นแนวนอน สูตรคำนวณแรงเสียดทานทางฟิสิกส์ บทบาทของแรงเสียดทานในชีวิตบนโลก: การเดิน, การหมุนล้อขับเคลื่อนของยานพาหนะ

การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 16/01/2554


แรงโน้มถ่วง แม่เหล็กไฟฟ้า และแรงนิวเคลียร์ อันตรกิริยาของอนุภาคมูลฐาน แนวคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงและความโน้มถ่วง การหาค่าแรงยืดหยุ่นและการเสียรูปประเภทหลัก คุณสมบัติของแรงเสียดทานและแรงนิ่ง อาการเสียดสีในธรรมชาติและเทคโนโลยี

การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 24/01/2555


แรงเสียดทานคือแรงที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุสัมผัสกัน ซึ่งพุ่งไปตามแนวขอบเขตการสัมผัส และขัดขวางไม่ให้วัตถุเคลื่อนที่โดยสัมพัทธ์ สาเหตุของการเสียดสี. แรงเสียดทานสถิตย์ เลื่อน และกลิ้ง การใช้สารหล่อลื่นและตลับลูกปืน

การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 11/12/2013


แรงเสียดทานเป็นกระบวนการอันตรกิริยาระหว่างวัตถุที่เป็นของแข็งระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์หรือระหว่างการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นของแข็งในตัวกลางที่เป็นก๊าซหรือของเหลว ประเภทของแรงเสียดทาน การคำนวณแรงเสียดทานสถิต แรงเสียดทานแบบเลื่อนและกลิ้ง การคำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสำหรับพื้นผิวคู่ต่างๆ

งานภาคปฏิบัติเพิ่มเมื่อ 05/10/2553

คำนิยาม

จากสมการที่สอง:

แรงเสียดทาน:

เมื่อแทนนิพจน์ของแรงเสียดทานลงในสมการแรก เราจะได้:

เมื่อเบรกจนหยุดสนิท ความเร็วของบัสจะลดลงจากค่าเป็นศูนย์ ดังนั้นบัสจึง:

เราได้รับความสัมพันธ์ทางด้านขวามือในการเร่งความเร็วรถบัสระหว่างการเบรกฉุกเฉิน:

เวลาที่รถบัสจอดสนิทคือที่ไหน:

ความเร่งด้วยแรงโน้มถ่วง m/s

เราคำนวณค่าตัวเลขของปริมาณทางกายภาพแทนค่าตัวเลข:

คำตอบ รถบัสจะจอดประมาณค.

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย	ร่างเล็กๆ วางอยู่บนระนาบเอียงที่ทำมุมกับขอบฟ้าแล้วปล่อยออกมา วัตถุจะเดินทางในระยะทางเท่าใดใน 3 วินาที ถ้าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างวัตถุกับพื้นผิวเท่ากับ 0.2
สารละลาย	มาวาดภาพและระบุแรงทั้งหมดที่กระทำต่อร่างกาย ร่างกายถูกกระทำโดยแรงโน้มถ่วง แรงปฏิกิริยาของพื้นดิน และแรงเสียดทาน ลองเลือกระบบพิกัดดังแสดงในรูป และฉายภาพความเท่าเทียมกันของเวกเตอร์นี้บนแกนพิกัด: จากสมการที่สอง: