Незважаючи на удавану різноманіття сил в природі, їх можна розділити на чотири типи, які визначають всі природні явища:
1. Гравітаційні; до них відносяться сила тяжіння тяжіння. Вид взаємодії - тільки тяжіння.
2. Електромагнітні сили; до них відносяться: сила пружності, сила тертя, сила тяги. За допомогою дії цих сил може бути як тяжіння, так і відштовхування. Ця взаємодія переважає всередині речовини і обумовлено взаємодією молекул і атомів.
3. Ядерні сили; проявляються всередині атомного ядра.
4. Слабкі сили; проявляються при взаємодії елементарних частинок.
Природа сили тертя - електромагнітна. Це означає, що причиною її виникнення є сили взаємодії між частинками, з яких складається речовина. Другою причиною виникнення сили тертя є шорсткість поверхні. Виступаючі частини поверхонь зачіпають один за одного і перешкоджають руху тіла. Саме тому для руху по гладким (полірованим) поверхнях потрібно прикладати меншу силу, ніж для руху по шорстким. Тертя бере участь (і до того ж дуже суттєве) там, де ми про нього навіть не підозрюємо.
Дуже барвисто про роль тертя пише французький фізик Гильом:
"Всім нам траплялося виходити в ожеледицю: скільки зусиль потрібно, щоб утримуватися від падіння, скільки смішних рухів доводилося нам проробляти, щоб встояти! Це змушує нас визнати, що земля, по якій ми ходимо, володіє дорогоцінним властивістю, завдяки якому ми зберігаємо рівновагу без особливих зусиль. Та ж думка виникає у нас, коли ми їдемо на велосипеді по слизькій бруківці або коли кінь ковзає по асфальту і падає. Вивчаючи подібні явища, ми приходимо до відкриття тих наслідків, до яких призводить тертя. Інженери прагнуть усунути його в машинах - і добре роблять. У прикладній механіці про терті говориться, як про вкрай небажаному явищі, і це правильно, однак лише у вузькій спеціальній області. У всіх інших випадках ми повинні бути вдячні тертю: воно дає нам можливість ходити, сидіти і працювати без побоювання, що книги і чорнильниця впадуть на підлогу. Тертя представляє настільки поширене явище, що нам, за рідкісним винятком, не доводиться закликати його на допомогу: воно є до нас саме.
Тертя сприяє стійкості. Теслі вирівнюють підлогу так, що столи і стільці залишаються там, куди їх поставили. Страви, стакани, поставлені на стіл, залишаються нерухомими без особливих турбот з нашого боку, якщо тільки справа не відбувається на пароплаві під час качки.
Уявімо, що тертя може бути усунуто зовсім. Тоді ніякі тіла, якби вони були завбільшки з кам'яну брилу або малі, як піщинки, ніколи не втримається одне на одному. Не будь тертя, Земля була б куля без нерівностей, подібно рідкої краплі ".
Особливості сил тертя:
-виникають при зіткненні;
-діють уздовж поверхні;
-завжди спрямовані проти напрямку руху тіла.
Мал. 1. Сила тертя
Можна виділити три види сил тертя:
1.Тренія ковзання (санки)
2.Тренія кочення (колеса)
3.Тренія спокою (для того щоб зрушити з місця будь-яке тіло, необхідно докласти будь-яку силу)
Мал. 2. Тертя ковзання
Мал. 3. Тертя кочення
Мал. 4. Тертя спокою
Сила тертя спокою - це сила, яка проявляється між дотичними поверхнями тіл, нерухомих відносно один одного.
Якщо поставити дерев'яний кубик на книгу, що лежить на столі, і піднімати її за один край, поступово збільшуючи кут нахилу її поверхні до площини столу, то кубик попливе вниз не відразу. Як розрахувати критичне значення кута, при якому кубик почне рух?
Сила тертя спокою знаходиться з умови рівноваги всіх сил, що діють на тіло. Коли кубик спочиває, на нього діє сила тяжіння, спрямована вертикально вниз. Тяжіння Землі компенсується рівною йому за величиною силою, що діє на кубик з боку книги і спрямований вгору.
Тіла можуть не тільки рухатися поступально, а й обертатися навколо тієї чи іншої осі. Обертальний дію будь-якої сили визначається її моментом, що залежать від відстані між віссю обертання до тієї прямої, уздовж якої діє сила.
На похилій площині сила тертя спокою, спрямована вгору по схилу, заважає ковзанню і утримує тіло нерухомо. Якщо помістити на площини не кубик, а кулька радіусом R. то дотик відбудеться всього в одній точці. Що діє з боку похилій площині силу знову можна розкласти на нормальний тиск і силу тертя, прикладені до тіла в точці дотику.
Чи потрібно позбавлятися від тертя?
По-друге, продовжуючи тепер разом наші фантазії, ми, врешті-решт, дісталися б до причин, що породжують тертя. І тут відкривається найцікавіше. Під час ковзання одного предмета по іншому відбувається немов би зачеплення мікроскопічних горбків один за одного. Але якби цих горбків не було, то це не означало б, що зрушити предмет або тягнути його стало б легше. Виник б так званий ефект прилипання, який ви легко виявите, намагаючись, скажімо, зрушити стопку книг в глянцевій обкладинці уздовж поверхні полірованого столу.
Значить, не будь тертя, не було б цих крихітних спроб кожної частинки речовини утримати біля себе сусідок. Але тоді як взагалі ці частинки трималися б разом? Іншими словами усередині різних тел зникло б прагнення "жити компанією". Тобто речовина розвалилося б до найдрібніших детальок, як розсипався б на частини від струсу будиночок з дитячого конструктора.
Ось до якого несподіваного висновку можна прийти, якщо допустити відсутність тертя. З тертям треба боротися, але абсолютно позбутися від нього не вийде, та й не треба.
До цього можна додати, що при відсутності тертя цвяхи і гвинти вислизали б зі стін, не однієї речі не можна було б утримати в руках, ніякої вихор ніколи б не припинявся, ніякої звук не угаву, а звучав би нескінченним луною, неослабно відбиваючись, наприклад, від стін кімнати. Наочний урок, переконує нас у величезній важливості тертя, дає нам кожен раз ожеледиця. Захоплені її на вулиці ми опиняємося безпорадні.
Сила тертя - це сила, що виникає при русі або спроби руху одного тіла по поверхні іншого і спрямована уздовж дотичних поверхонь проти руху. Причини виникнення сил тертя служать шорсткості дотичних поверхонь і взаємні тяжіння молекул цих поверхонь.
Розрізняють сили тертя спокою, сили тертя ковзання, сили тертя кочення.
Сила тертя спокою - це сила, яка з'являється між дотичними поверхнями тіл, нерухомих відносно один одного.
Наприклад, при спробі зрушити шафа з місця нам вдається це не відразу. Якщо наші сили не досить великі, шафа так і не зрушиться, так як з'явилася сила тертя, яка зрівноважила силу, прикладену нами. Це нова сила і є сила тертя спокою. Чим більшу силу ми будемо прикладати до шафи, тим більше буде і сила тертя спокою.
Нарешті, ми зможемо докласти таку силу, коли шафа в результаті зрушить з місця. У цей момент буде досягнута максимальна сила тертя спокою.
Сила тертя, що діє уздовж поверхні зіткнення твердих тіл, спрямована проти ковзання тіла. Але не треба думати, що тертя завжди перешкоджає руху - часто воно йому сприяє. При прокручування коліс автомобіля шина тертя об поверхню Землі, перешкоджаючи їх прослизанню, діє з боку дороги, і направлено вперед, забезпечуючи поступальний рух автомобіля. Чим сильніше тертя, тим більше відповідна сила, тому його намагаються не зменшувати, а збільшувати: покриття дороги роблять шорстким, наносять на поверхню шини рельєфні малюнки (протектори).
Керівник - учитель фізики гімназії №1576 Львівська Г.Ф.
Консультант - вчитель інформатики Львівський М.Б.