Примеры

Трение между подошвой и землей позволяет человеку ходить. При одном и том же весе человека сцепление стертой кожаной подошвы с асфальтом будет слабее, чем подошвы из пористой резины. Значит, во втором случае сила трения и, соответственно, коэффициент трения больше. При ходьбе по асфальту в обуви на мягкой резиновой подошве коэффициент трения составляет примерно 0,5. Это означает, что человека весом, скажем, 500 Ньютонов (то есть массой около 50 килограммов) можно сдвинуть с места горизонтальной силой 250 Ньютонов. В гололед коэффициент трения может уменьшиться раз в 25, достигая величины 0,02.

Каждый, вероятно, может припомнить случай, когда на скользком месте при попытке сделать очередной шаг вынесенная вперед нога неожиданно скользит вперед, а человек начинает падать назад или вбок. Чтобы понять, почему это происходит, рассмотрим с точки зрения механики в деталях, как производится отдельный шаг.

Человек наклоняется и почти одновременно приподнимает одну ногу, перемещая вперед свой центр масс. Возникающий при этом момент силы тяжести его тела относительно точки опоры – точки соприкосновения оставшейся сзади ноги с землей – вызывает как бы падение человека вперед. Успев в начальной стадии этого падения пяткой «передней» ноги коснуться земли, человек выполняет шаг. Пятка воспринимает составляющую силы реакции опоры, направленную вдоль вытянутой ноги. Эта составляющая, в свою очередь, раскладывается на две: перпендикулярную к поверхности, по которой вы идете (нормальную), и параллельную этой поверхности (тангенциальную). Нормальная составляющая, умноженная на коэффициент трения, как раз и создает силу трения между ногой и поверхностью. Тангенциальная составляющая стремится сдвинуть ногу вперед, а сделать это ей мешает сила трения.

Чем длиннее шаг делает человек, тем сильнее он наклоняется вперед. С ростом угла наклона туловища перпендикулярная земле составляющая уменьшается, а параллельная увеличивается. Соответственно уменьшается сила трения, и увеличивается сила, сдвигающая ногу вперед. При некоторой ширине шага эта сдвигающая сила может превысить силу трения: нога проскользнет вперед, а туловище человека начнет опрокидываться назад. Это же происходит, когда носок оставшейся сзади ноги начинает скользить назад из-за того, что сила трения уже не может противодействовать параллельной (сдвигающей) силе.

Проскальзывание каблука в зоне контакта с опорой, то есть скольжение, как и всякое трение, приводит к выделению тепла, нагреву подошвы обуви и поверхности опоры. Этого тепла достаточно, чтобы в гололед началось оплавление ледяной поверхности, резко уменьшающее и без того малый коэффициент трения. Если поверхность льда прикрыта снегом, нагрузка передается на лед через прослойку снежинок – кристалликов замерзшей воды с относительно большой суммарной поверхностью. На спрессованной массе снежинок появляется пленка воды, играющая роль смазки. Трение из сухого превращается в жидкое, уменьшаясь при этом в десятки раз. Возникает опасность падения.

По заявлению членов экипажа «Апполон – 12» Ч. Конрода и А. Бина, по Луне легко ходить, но они часто теряли равновесие, так как даже при легком наклоне вперед можно упасть. Это можно объяснить следующим образом. Устойчивость ходьбы человека определяется силой трения между подошвой обуви и почвой. Поскольку сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле, то там при ходьбе возникала и малая сила трения.

	Не надо думать, что трение всегда препятствует движению – часто оно ему способствует. При прокручивании колёс автомобиля сила трения шин о поверхность земли, препятствуя их проскальзыванию, действует со стороны дороги и направлена вперёд, обеспечивая движение автомобиля. Чем сильнее трение, тем больше соответствующая сила, поэтому его стараются не уменьшать, а увеличивать: покрытие дороги делают шероховатым, наносят на поверхность шины рельефные рисунки (протекторы)
	При движении тела по окружности с постоянной скоростью сила трения покоя сообщает ему нормальное ускорение. Само тело остается неподвижным относительно вращающегося диска. При увеличении скорости вращения до критического значения тело соскользнет с диска
	Трение скольжения возникает при скольжении одного тела по поверхности другого. На рисунке показано движение лыжника на трассе слалома. Наличие силы трения замедляет скорость его движения и способствует успешному прохождению трассы

Почему звучит скрипичная струна, когда по ней ведут смычком? Ведь смычок движется поступательно, а колебания струны периодические.

Хорошо известно, что сила трения скольжения практически не зависит от скорости. Однако именно благодаря очень слабой зависимости силы трения от скорости звучит скрипичная струна. Качественный вид зависимости силы трения смычка о струну показан на рис. 2.6. Благодаря силе трения покоя струна захватывается смычком и смещается из положения равновесия. Когда сила упругости превысит силу трения, струна оторвется от смычка и устремится к положению равновесия со все возрастающей скоростью. Скорость струны относительно движущегося смычка будет возрастать, сила трения увеличится и в определенный момент станет достаточной для захвата струны. Затем процесс повторится вновь. Таким образом, движущийся с постоянной скоростью смычок вызовет незатухающие колебания струны.

Подобные, но уже вредные колебания могут возникнуть при обработке металла на токарном станке вследствие трения между снимаемой стружкой и резцом. И если смычок натирают канифолью, чтобы сделать зависимость силы трения от скорости более резкой, то при обработке металла приходится действовать наоборот (выбирать специальную форму резца, смазку и т.п.). Так что важно знать законы трения и уметь ими пользоваться.

Тефлоновое покрытие имеет низкий коэффициент трения с пищевыми продуктами, что обеспечивает отсутствие их пригорания. На обычной сковороде взаимодействие с поверхностью более сильное и продукты пригорают

Date: 2015-09-17; view: 719; Нарушение авторских прав