Сила трения скольжения. Сила упругости. Закон Гука.

Силы упругости являются следствием деформации, возникающей при контакте тел. На карандаш, лежащий на столе, действует сила тяжести, однако, он остаётся неподвижным, и значит, на него действует сила упругости чуть-чуть деформированного им стола, направленная вертикально вверх и равная по величине силе тяжести карандаша. Если на то же место стола поставить монитор компьютера, то деформацию поверхности стола можно будет заметить и на глаз.

Деформации возникают только тогда, когда одни участки тела перемещаются относительно других. Так, часть колеса автомобиля, соприкасающаяся с землёй, деформируется, смещаясь относительно других. При движении автомобиля наступает момент, когда данная часть колеса перестаёт соприкасаться с землёй и её деформация исчезает. Такие тела, деформации которых исчезают после прекращения действия сил, называют упругими. Однако во многих случаях тело не восстанавливает своей первоначальной формы после окончания взаимодействия с другим телом. Такие тела называют пластичными. Следы, оставляемые нами на мокром песке, могут служить примером пластичной деформации.

Силы упругости растут при увеличении деформации. Особенно наглядно это можно продемонстрировать, растягивая пружину. Видно, что удлинение пружины прямо пропорционально массе подвешенного груза. Модуль силы упругости F, прямо пропорционален изменению длины пружины l. Закон Гука в математической форме записывается следующим образом:

F = k^. l где k – коэффициент упругости или жёсткости. Чем больше k, тем труднее деформировать данное тело.

Силы трения, как и упругие силы, возникают при контакте двух тел, а именно при движении одного тела по поверхности другого. При скольжении неровности (микробугорки) поверхности одного тела цепляются за неровности другого, что приводит к возникновению упругих сил, тормозящих движение. Если же эти неровности практически отсутствуют, как происходит, например, при скольжении листа стекла по стеклу, то тела начинают прилипать друг к другу из-за образования связей между молекулами соприкасающихся поверхностей тел.

Результаты многих экспериментов показывают, что максимальное значение силы трения покоя, F_max прямо пропорционально величине силы, прижимающей тела друг к другу (силе реакции опоры), N, что можно записать в виде:

F_max = м_ТП^.N,

где м_ТП – коэффициент трения покоя.

Силу, препятствующую, скольжению одного тела по другому, называют силой трения скольжения. Сила трения скольжения, F_ТС всегда направлена в сторону, противоположную относительной скорости движения тел, и тоже прямо пропорциональна силе реакции опоры, N, или

F_ТС = м_ТС^.N,

где м_ТС – коэффициент трения скольжения.

Билет №6