Koeficient tření a situace, ve kterých se vyskytuje

Jaký je koeficient tření ve fyzice a s čím souvisí? Jak se vypočítává tato hodnota? Jaký je koeficient tření číselně? Poskytneme odpovědi na tyto a další otázky, které se hlavní téma dotýká během článku. Samozřejmě uvažujme o konkrétních příkladech, kde se setkáváme s fenoménem, ​​ve kterém se objevuje koeficient tření.

Co je to tření?

Tření je jedním z typů interakcí, které se vyskytují mezi tělesnými tělesy. Existuje proces tření mezi dvěma těly, když přicházejí do styku s jednou nebo s jinou plochou povrchu. Stejně jako mnoho jiných druhů vzájemného působení existuje tření pouze s ohledem na třetí zákony Newtona. Jak to funguje v praxi? Vezměte dvě zcela těla. Nechte to být dva středně velké dřevěné tyče.

Začínáme je přenášet kolem sebe a provádět kontakt v oblastech. Všimnete si, že jejich vzájemné přesuny budou znatelně obtížnější než jen jejich pohyb ve vzduchu. Zde koeficient tření začne hrát svou roli. V tomto případě můžeme naprosto klidně říci, že třecí síla může být popsána třetím zákonem Newtona: je aplikována na první tělo, bude číselně rovnocenná (modulo, jak se jim říká ve fyzice) na stejnou sílu tření aplikovanou na druhé tělo . Nezapomínejme však, že ve třetím zákonu Newtona je mínus, říkajíc, že ​​síly, i když jsou stejné velikosti, směřují různými směry. Třecí síla je tedy vektorová.

Povaha tření

Jako elastický tření síly má elektromagnetickou povahu. Co způsobuje vznik? Věc spočívá v tom, že atomy a molekuly těla, které procházejí kontaktem, začínají vzájemně spolupracovat.

Suchá třecí síla

Toto je síla, k níž dochází, když se dostanou do kontaktu dva nebo více pevných látek. Současně bude předpokladem neexistence plynné a tekuté mezivrstvy mezi těmito tělesy. Síla suchého tření je ve všech případech směrována podél tangentní čáry vedené k sousedním oblastem.

Jedna z odrůd tohoto procesu - tření míru. Objevuje se to i tehdy, když těla odpočívají relativně vůči sobě. Takové tření je definováno jako velikost síly aplikované zvenčí. V tomto případě musí být síla směrována v opačném směru.

Omezovací třecí síla

Odpovídající síla má vždy nejvyšší (hraniční) hodnotu. Pokud se vnější síla stane ještě větší a nakonec překročí tuto maximální hodnotu, budeme schopni pozorovat sklouznutí mezi těly. To znamená, že tělo přijde do pohybu. Tento jev může být také spojen s druhým zákonem Newtona, který vypráví o součtu sil, jejich náhradě a v důsledku toho všechno, rovnoměrně zrychlený pohyb tělo.

Posuvná třecí síla

Již dříve bylo řečeno, že jestliže vnější síla překročí určitou maximální hodnotu, která je pro daný systém přípustná, potom se těla, které vstupují do takového systému, budou pohybovat vzájemně vůči sobě. Zda jedno nebo dvě tělo se bude pohybovat, nebo více - to všechno na tom nezáleží. Důležité je, že v tomto případě existuje posuvná třecí síla. Pokud mluvíme o jeho směru, pak je směrován na stranu, která je opačná ke směru posuvu (nebo pohybu). To závisí na relativní rychlosti těla. Ale to je, když se dostanete do nejrůznějších fyzických nuancí.

Je třeba poznamenat, že ve většině případů se považuje síla kluzného tření nezávislá na rychlosti jednoho těla vzhledem k druhému. Rovněž nesouvisí s maximální hodnotou třecí síly odpočinku. Obrovský počet fyzických problémů je řešen přesně použitím podobného modelu chování, který umožňuje výrazně zjednodušit proces řešení.

Jaký je součinitel posuvného tření?

To není nic jiného než koeficient proporcionality, který je přítomen ve vzorci, který popisuje proces aplikace tření na určité tělo. Koeficient je bezrozměrné množství. Jinými slovy, je vyjádřena pouze čísly. Není měřeno v kilogramech, metrech nebo jiném. Ve většině případů je koeficient tření číselně menší než jeden.

Na čem to závisí?

Koeficient kluzného tření závisí na dvou faktorech: na materiálu, z něhož jsou tělesa, které jsou předmětem kontaktu, a na tom, jak je jejich povrch ošetřen. Může být vyražená, hladká a na ni lze aplikovat nějakou speciální látku, která buď snižuje nebo zvyšuje tření.

Jak je směrována třecí síla?

Je směrována na stranu, která je opačná ke směru pohybu dvou nebo více kontaktních těles. Směrový vektor je aplikován tangenciálně.

Pokud dochází ke kontaktu mezi pevným a kapalným materiálem

V případě, že pevná látka přichází do kontaktu s kapalinou (nebo určitým množstvím plynu), můžeme hovořit o vzniku síly tzv. Viskózního tření. Samozřejmě bude číselně výrazně menší než síla suchého tření. Ale jeho směr (akční vektor) je stejný. V případě viskózního tření není třeba mluvit o míru.

Odpovídající síla je spojena s rychlostí těla. Pokud je rychlost malá, síla bude úměrná rychlosti. Je-li vysoká, pak bude úměrná čtverci rychlosti. Koeficient proporcionality bude neoddělitelně spojen s tvarem těles, mezi nimiž dochází ke kontaktu.

Další případy třecí síly

Tento proces probíhá, když se tělo pohybuje. Ale obvykle jsou zanedbáváni v problémech, protože třecí síla válcování je velmi, velmi malá. To ve skutečnosti zjednodušuje proces řešení odpovídajících problémů, přestože zachovává dostatečnou míru přesnosti konečné odpovědi.

Vnitřní tření

Tento proces se také nazývá ve fyzice alternativním slovem "viskozita". Ve skutečnosti je to věta fenoménu přenášení. Tento proces je charakteristický pro tekutiny. A mluvíme nejen o tekutinách, ale také o plynných látkách. Vlastností viskozity je poskytnout odolnost při přenosu jedné části látky vzhledem k druhé. V tomto případě je logicky provedena práce potřebná pro pohyb částeček. Rozptýlí se však v okolním prostoru jako teplo.

Bylo navrženo zákon definující sílu viskózního tření Isaac Newton. Stalo se to v roce 1687. Zákon stále nese jméno velkého vědce. Všechno to bylo teoretické a experimentální potvrzení bylo získáno teprve na počátku 19. století. Odpovídající experimenty prováděly Coulomb, Hagen a Poiseuille.

Síla viskózního tření, která ovlivňuje kapalinu, je tedy úměrná relativní rychlosti vrstev i oblasti. Současně je to nepřímo úměrné vzdálenosti, ve které jsou vrstvy umístěny vzájemně vůči sobě. Koeficient vnitřního tření je koeficient proporcionality, který je v tomto případě určen typem plynu nebo kapalné látky.

Podobně bude stanoven další koeficient, který se uskutečňuje v situacích s relativním pohybem dvou proudů. To je tedy koeficient hydraulického tření.