Явлението триене в човешкия живот играе както положителна, така и отрицателна роля. От една страна, без негово присъствие движението би било невъзможно, от друга страна, поради триенето настъпват огромни загуби на енергия и работни материали. В статията ще разгледаме от гледна точка на физиката какво е триене, както и как да намерим коефициента на триене.
Феномен на триене
Тренето е контактен феномен, който възниква в зоната на контакт между различни тела и който противодейства на всяко от тяхното взаимно движение.
В механиката на движението на твърдите тела се разграничават три вида триене:
- действа в покой;
- действат, докато плъзгат повърхности една върху друга;
- причинено от търкалящи се тела.
Трененето в покой възниква, когато приложим външна тангенциална сила към повърхност върху тяло, за да го преместим. Ярък пример за триене при плъзгане е плъзгането на ските по сняг. И накрая, триене по време на търкалянесе проявява, когато колелото на превозното средство се търкаля по пътя.
Формула за определяне на силата на триене
Във физиката изброените видове триене се описват със същата формула при изчисляване на действащите сили. Тази формула изглежда така:
Ft=µN.
Силата на триене Ft е равна на произведението на коефициента на триене µ и опорната реакция N. При разглеждане на съответния тип триене, само стойността на коефициента µ, което е безразмерна величина, се променя.
В случай на статични и плъзгащи сили на триене, стойността на µ е около десети от единицата. µ зависи от контактните материали, от грапавостта на тяхната повърхност и не зависи от контактната площ или скоростта на плъзгане.
За триене при търкаляне коефициентът µ (обикновено се обозначава CR) зависи от характеристиките на еластичност на търкалящото се тяло, от неговата твърдост, от радиуса на търкаляне и някои други фактори. За повечето материали този коефициент на търкаляне е в стотни и хилядни от единицата.
Тъй като има много фактори, влияещи върху стойността на µ, няма определена математическа формула за нейното изчисляване. Отговаряйки на въпроса как да се намери коефициентът на триене, трябва да се каже, че той се измерва експериментално.
Определяне на коефициента µ
В този параграф ще разгледаме два начина за практическо определяне на стойността на µ, използвайки примера за триене на плъзгане и покой.
Първият начин да се отговори на въпроса как да се намери коефициентът на триене,се състои в поставяне на прът върху хоризонтална равнина, към която е прикрепен динамометър. Лентата и самолетът са изработени от изследваната двойка материали, например стъкло и дърво. Като преместите лоста равномерно, като държите динамометъра, можете да определите силата на плъзгане Ft. Като се знае масата m на пръчката, коефициентът µ се изчислява, както следва:
µ=Ft / (mg).
Вторият метод е удобен за определяне на µ за статично триене. За да направите това, трябва да поставите лента върху хоризонтална равнина. След това единият край на самолета трябва бавно да се повдигне, накланяйки го под определен ъгъл спрямо хоризонта. При определен ъгъл θ прътът ще започне да се плъзга от повърхността. Чрез измерване на този ъгъл коефициентът на триене µ може да се определи от уравнението:
µ=tg(θ).
Измерването на µ за триене при търкаляне включва използване на по-сложна настройка, наречена наклонено махало. Изчисляването на µ в този случай се извършва чрез изучаване на уравненията на динамиката на движение.
