Nous trouvons la force de frottement. La formule pour la force de frottement

Le frottement est un phénomène que l'on rencontre dansla vie quotidienne en permanence. Déterminer si la friction est nuisible ou utile, impossible. Faire un pas sur la glace glissante est un travail difficile, sur une surface rugueuse de l'asphalte, la promenade donne du plaisir. Les pièces de véhicules sans graisse s'usent beaucoup plus vite.

L'étude de la friction, la connaissance de ses propriétés de base permet à une personne de l'utiliser.

La force de frottement en physique

La force qui se produit en bougeant ou en essayantle mouvement d'un corps le long de la surface de l'autre, dirigé contre la direction du mouvement, appliqué aux corps mobiles, s'appelle la force de frottement. Le module de force de frottement, dont la formule dépend de nombreux paramètres, varie en fonction du type de résistance.

Les types de frottement suivants sont distingués:

• reste;

• glisser;

• rouler.

Toute tentative de déplacer un objet lourd de l'endroit (cabinet, pierre) conduit à la tension des forces de l'homme. En même temps, le sujet n'est pas toujours mis en mouvement. La friction du repos dérange cela.

Etat de repos

La formule calculée pour la force de frottement du repos ne nous permet pas de la déterminer avec précision. En raison de la troisième loi de Newton, l'amplitude de la force de résistance au repos dépend de l'effort appliqué.

Avec une force croissante, la force de frottement augmente également.

0 <F_{triple alarme} <F_max

La friction du repos ne permet pas aux ongles enfoncés dans un arbretomber; boutons cousus avec du fil, fermement maintenu en place. Il est intéressant que ce soit la résistance du repos qui permette de marcher. Et il est dirigé au cours du mouvement d'une personne, ce qui contredit l'état général des choses.

Phénomène de glissement

Avec une augmentation de la force externe conduisant le corps, jusqu'àla valeur de la plus grande force de frottement du repos il se met en mouvement. La force de frottement de glissement est considérée dans le processus de glisser un corps sur la surface de l'autre. Sa valeur dépend des propriétés des surfaces en interaction et de la force de l'action verticale sur la surface.

La formule de calcul de la force de frottement de glissement est: F = μP, où μ est le coefficient de proportionnalité (friction de glissement), P est la force de pression verticale (normale).

L'une des forces motrices est la force de frottementSlip, dont la formule est écrite en utilisant la force de réaction du support. En raison de l'accomplissement de la troisième loi de Newton, les forces de la pression normale et la réaction du support sont égales en amplitude et de direction opposée: P = N.

Avant de déterminer la force de frottement, dont la formule acquiert une forme différente (F = μ N), déterminez la force de réaction.

Le coefficient de résistance en glissement est introduit expérimentalement pour deux surfaces de frottement, dépend de la qualité de leur traitement et du matériau.

Tableau La valeur du coefficient de résistance pour différentes surfaces

N °	Surfaces interactives	La valeur du coefficient de frottement de glissement
1	Acier + glace	0,027
2	Chêne + chêne	0,54
3	Cuir + fonte	0,28
4	Bronze + fer	0,19
5	Bronze + fonte	0,16
6	Acier + Acier	0,15

La plus grande force de frottement de repos, dont la formule a été écrite ci-dessus, peut être définie de la même manière que la force de frottement de glissement.

Cela devient important lors de la résolution de problèmesdétermination de la force de traînée. Par exemple, un livre conduit par une main, pressé d'en haut, glisse sous l'action d'une résistance au repos, surgissant entre la main et le livre. L'ampleur de la résistance dépend de la valeur de la force de pression verticale sur le livre.

Phénomène de roulement

La transition de nos ancêtres des dragons aux charsest considéré comme révolutionnaire. L'invention de la roue est la plus grande invention de l'humanité. Le frottement de roulement, qui se produit lorsque la roue se déplace le long de la surface, est beaucoup moins important que la résistance au glissement.

L'apparition de forces de frottement est associée àforces de la pression normale d'une roue sur une surface, a la nature qui le distingue du glissement. En raison de la légère déformation de la roue, différentes forces de pression se produisent au centre de la zone formée et le long de ses bords. Cette différence de forces détermine l'apparition de la résistance lors du roulage.

La formule de calcul pour la force de frottement de roulement est habituellement prise de la même manière que le processus de glissement. La différence est vue exclusivement dans les valeurs du coefficient de résistance.

Nature de la résistance

Lorsque la rugosité des surfaces de friction changela valeur de la force de frottement change également. Avec un grand grossissement, les deux surfaces contiguës ressemblent à des irrégularités avec des pics pointus. Lorsqu'elles sont superposées, les parties protubérantes du corps se touchent. La surface totale de contact est insignifiante. Lorsque vous déplacez ou essayez de déplacer des corps, des "pics" créent une résistance. L'amplitude de la force de frottement ne dépend pas de la surface des surfaces de contact.

Il semble que deux parfaitement lisseLes surfaces ne doivent pas résister absolument. En pratique, la force de frottement dans ce cas est maximale. Cette divergence s'explique par la nature de l'origine des forces. Ce sont des forces électromagnétiques agissant entre des atomes de corps en interaction.

Procédés mécaniques non accompagnés deles frottements dans la nature sont impossibles, car il n'y a pas de possibilité de «déconnecter» l'interaction électrique des corps chargés. L'indépendance des forces de résistance de la position mutuelle des corps permet de les qualifier de non potentielles.

Il est intéressant que la force de frottement, dont la formulevarie en fonction de la vitesse des corps en interaction, est proportionnelle au carré de la vitesse correspondante. À une telle force la force de la résistance visqueuse dans les préoccupations liquides.

Mouvement dans un liquide et un gaz

Déplacer un solide dans un liquide ou un gaz,liquide près d'une surface solide est accompagné d'une résistance visqueuse. Son origine est associée à l'interaction des couches de fluide traînées par un corps solide dans le processus de mouvement. La vitesse différente des couches est une source de frottement visqueux. La particularité de ce phénomène est l'absence de frottement liquide de repos. Indépendamment de l'ampleur de l'impact externe, le corps se met en mouvement dans le liquide.

En fonction de la vitesse du mouvement, la forcela résistance est déterminée par la vitesse du mouvement, la forme du corps en mouvement et la viscosité du fluide. Les mouvements dans l'eau et l'huile du même corps s'accompagnent d'une résistance de magnitude différente.

Pour les petites vitesses: F = kv, où k est un coefficient de proportionnalité, en fonction des dimensions linéaires du corps et des propriétés du milieu, v est la vitesse du corps.

La température du liquide affecte également le frottement dans celui-ci. Par temps de gel, la voiture se réchauffe de sorte que l'huile chauffe (sa viscosité diminue) et aide à réduire la destruction des parties en contact avec le moteur.

Augmenter la vitesse de conduite

Une augmentation significative de la vitesse du corps peutprovoquer l'apparition de flux turbulents, alors que la résistance augmente fortement. Valeur ont: le carré de la vitesse du mouvement, la densité du milieu et la surface du corps. La formule de la force de frottement prend une forme différente:

F = kv², où k est un coefficient de proportionnalité, selon la forme du corps et les propriétés du milieu, v est la vitesse du corps.

Si le corps est rationalisé, la turbulence peut être réduite. La forme du corps des dauphins et des baleines est un exemple parfait des lois de la nature qui affectent la vitesse des animaux.

Approche énergétique

Le travail de déplacement du corps est entravé par la résistance de l'environnement. En utilisant la loi de conservation de l'énergie, on dit que le changement d'énergie mécanique est égal au travail des forces de frottement.

La force de travail est calculée par la formule: A = Fscosα, où F est la force par laquelle le corps se déplace d'une distance s, α est l'angle entre les directions de force et de déplacement.

Évidemment, la force de résistance est opposée au déplacement du corps, d'où cosα = -1. Le travail de la force de frottement, dont la formule a la forme A_tr = - Fs, la valeur est négative. Dans le même temps, l'énergie mécanique est convertie en énergie interne (déformation, chauffage).