Физика 9 класс учебник Перышкин, Гутник - страница 92

   Сила трения покоя проявляется, когда предмет остается неподвижным относительно поверхности, несмотря на наличие внешних сил. Яркий пример — книга, лежащая на столе в вагоне поезда, который движется, но книга при этом не смещается.
   Трение скольжения возникает при непосредственном контакте двух поверхностей, когда одна из них движется относительно другой. Типичная иллюстрация — это скольжение санок по снежному покрову.
   Трение качения характеризует сопротивление движению, возникающее при перекатывании одного тела по поверхности другого. Классический пример — вращающееся колесо велосипеда, движущееся по дорожному покрытию.

   Величина силы трения покоя определяется двумя ключевыми факторами: нормальной силой, действующей со стороны опоры, и природой материалов, находящихся в контакте.
   Увеличение силы реакции опоры напрямую ведет к возрастанию предельного значения силы трения покоя.

   Максимальная сила трения покоя:
   F_{тр.п. max} = μN
   Сила трения скольжения:
   F_тр.cк = μN

   Для снижения силы трения применяются различные методы. Одним из эффективных способов является использование смазочных материалов, которые уменьшают непосредственный контакт между поверхностями. Также значительный эффект достигается путем полировки, делая поверхности более гладкими. Кроме того, переход от скользящего движения к катящемуся существенно снижает сопротивление. В качестве иллюстрации можно привести примеры из реальной жизни: автомобили оснащаются смазочными системами для минимизации износа, а для перемещения массивных объектов часто задействуют колеса.

   Сила трения играет ключевую роль в повседневной жизни, обеспечивая возможность передвижения человека по земле, движения автомобиля по дорожному полотну, письма ручкой на бумаге, удержания предметов в ладонях и эффективного торможения транспортных средств.

   Утверждение о прямой пропорциональности максимальной силы трения покоя силе реакции опоры, а не силе тяжести, обусловлено природой самого трения. Сила трения является результатом взаимодействия поверхностей, контактирующих друг с другом, и ее величина определяется давлением, с которым тело прижимается к опорной поверхности.
   Важно отметить, что сила тяжести и сила реакции опоры не всегда совпадают. Это происходит, например, при нахождении объекта на наклонной плоскости или в ускоряющемся лифте, когда эти силы имеют разные значения.
   Таким образом, ключевым фактором, определяющим максимальную силу трения покоя, является сила прижатия тела к поверхности, выраженная через силу реакции опоры, а не напрямую сила тяжести.

   Сила трения покоя всегда направлена так, чтобы препятствовать относительному движению книги по поверхности стола.

а) Поезд разгоняется.
    Книга стремится отстать от поезда и сместиться назад относительно стола. Поэтому сила трения покоя действует вперёд, по направлению движения поезда.

б) Поезд движется равномерно по прямолинейному участку пути.
    Ускорения нет, книга не стремится смещаться относительно стола. Поэтому сила трения покоя равна нулю.

в) Поезд тормозит.
    Книга по инерции стремится продолжать движение вперёд относительно вагона. Поэтому сила трения покоя действует назад, против направления движения поезда.

   Исследование: зависимость силы трения скольжения от площади соприкосновения
   Цель: показать, что сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел.
   Оборудование: деревянный брусок, динамометр, горизонтальная поверхность.
   Ход работы:
   Положите брусок на стол большей гранью вниз.
   С помощью динамометра равномерно тяните брусок по поверхности и измерьте силу трения скольжения.
   Переверните брусок на меньшую грань, изменив площадь соприкосновения.
   Снова равномерно тяните брусок и измерьте силу трения.
   Сравните полученные результаты.
   Результаты:
   Несмотря на то, что площадь соприкосновения изменилась, показания динамометра остались практически одинаковыми.
   Вывод:
   Сила трения скольжения при неизменных материалах поверхностей и одинаковой силе реакции опоры не зависит от площади соприкосновения тел. Она определяется формулой:
   F_тр.cк = μN. В этой формуле площадь соприкосновения отсутствует, что подтверждается результатами опыта.