Силы в механике

  Автор:
  1871

Скачать (PDF, 374KB)

 

Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести

 

 

Решите самостоятельно:

 

  • Чему равно ускорение Луны и каково отношение этого ускорения к ускорению свободного падения на поверхности Земли?

 

  • Предположив, что средняя плотность Земли равна r=5·103 кг/м3, Ньютон нашел численное значение G. (Его догадка с точностью 10% совпала с истинным значением). Получите выражение для G через r, r, и g. (радиус Земли r=6400 км, ускорение свободного падения принять 10 м/с2)

 

Силы трения

Виды трения

Любое движение тел, кроме движения в безвоздушном пространстве, сопровождается трением, обуславливающим: замедление движения автомобиля по горизонтальной дороге при выключении двигателя, движение бревен по течению реки при сплаве, сопротивление воздуха свободному падению тел и т.д.

Различают три вида трения: покоя, скольжения и качения.

Сила трения покоя – это сила, которая проявляется между соприкасающимися поверхностями тел, неподвижных относительно друг друга.

сила трения покоя

Ш. Кулон экспериментально установил, что максимальное значение модуля силы трения покоя прямо пропорционально модулю силы реакции опоры:

формула силы трения покоя

– коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом трения покоя. Характеризует обе трущиеся поверхности и зависит только от вида материала тел и качества обработки их поверхности.

Сила трения скольжения—это сила, возникающая между соприкасающимися поверхностями тел, движущихся относительно друг друга.

Сила трения скольжения всегда направлена против движения тела.

формула сила трения скольжения

– коэффициент трения скольжения

Сила трения качения. Тела могут не только двигаться поступательно, но и вращаться вокруг той или иной оси. Вращательное действие любой силы определяется её моментом, зависящим от расстояния между осью вращения до той прямой, вдоль которой действует сила.

формула силы трения качения

Данный закон был экспериментально установлен Ш. Кулоном в 1781 г.

Коэффициент трения качения

Поэтому для уменьшения сил трения в технике применяют колеса, шариковые и роликовые подшипники.

 

Причины возникновения трения

Природа силы трения – электромагнитная. Это означает, что причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхности. Выступающие части поверхностей задевают друг за друга и препятствуют движению тела. Именно поэтому для движения по гладким (полированным) поверхностям требуется прикладывать меньшую силу, чем для движения по шероховатым.

 

Жидкое трение

Явление трения наблюдается и при движении тела в газах и жидкостях. Опыты показывают, что сопротивление движению тел в газах и жидкостях зависит от площади поперечного сечения тела, от его формы и скорости движения. Поэтому телам, движущимися в газах и жидкостях придают обтекаемую форму.

Сила сопротивления, оказываемая средой движущемуся телу, зависит от обработки поверхности тела.

Сила сопротивления зависит и от свойств среды (например, сопротивление движению в воде во много раз больше, чем в воздухе).

При небольших скоростях сила сопротивления пропорциональна скорости тела.

При больших скоростях сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости тела.

 

Значение явления трения в природе и технике

Очень красочно о роли трения пишет французский физик Гильом:
“Всем нам случалось выходить в гололедицу: сколько усилий требовалось, чтобы удерживаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделывать, чтобы устоять! Это заставляет нас признать, что земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль возникает у нас, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой или когда лошадь скользит по асфальту и падает. Изучая подобные явления, мы приходим к открытию тех следствий, к которым приводит трение. Инженеры стремятся устранить его в машинах – и хорошо делают. В прикладной механике о трении говорится, как о крайне нежелательном явлении, и это правильно, однако лишь в узкой специальной области. Во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно дает нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и чернильница упадут на пол. Трение представляет настолько распространенное явление, что нам, за редким исключением, не приходится призывать его на помощь: оно является к нам само.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, куда их поставили. Блюда, стаканы, поставленные на стол, остаются неподвижными без особых забот с нашей стороны, если только дело не происходит на пароходе во время качки.

Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиной с каменную глыбу или малы, как песчинки, никогда не удержится одно на другом. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкой капли”.

 

Скачать публикацию

 

 

Вопросы для самоконтроля по блоку «Силы в механике»

  1. Сформулируйте закон всемирного тяготения.
  2. Какой вид имеет формула закона всемирного тяготения для материальных точек?
  3. Что называют гравитационной постоянной и как она была впервые определена? Каков ее физический смысл?
  4. Что называют силой тяжести? По какой формуле определяют модуль силы тяжести?
  5. Одинакова ли сила тяжести в различных точках земного шара?
  6. Вследствие чего появляется сила упругости? Какова природа этой силы?
  7. Что такое деформации? Назовите виды деформаций.
  8. Как направлены силу упругости?
  9. В чем состоит закон Гука?
  10. Что такое жесткость? Единица жесткости в СИ.
  11. Какие силы называют силами трения? Причины трения.
  12. Назовите основные виды трения. Приведите примеры.
  13. Напишите формулу, определяющую модуль силы трения покоя; силы трения скольжения.
  14. Что представляет собой коэффициент трения покоя? коэффициент трения скольжения?
  15. Охарактеризуйте трение качения.
  16. Каково значение сил трения в жизни и в технике?
Интересная статья? Поделитесь ею пожалуйста с другими: