Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Механика → Динамика ↓


Коэффициент трения


Коэффициент трения - это фундаментальная концепция в динамике и механике. Это значение, которое отражает связь между двумя объектами и силой трения, существующей между ними, когда они контактируют друг с другом. Понимание трения в физике важно, потому что оно влияет на то, как движутся объекты. Этот коэффициент зависит от материалов, составляющих поверхности, и шероховатости этих поверхностей.

Введение в трение

Прежде чем углубляться в коэффициент трения, важно понять, что такое трение само по себе. Трение - это сопротивление движению одного объекта относительно другого. Эта сила действует параллельно поверхностям в контакте. Оно вызвано взаимодействием между микроскопическими пиками и впадинами на поверхностях контактирующих материалов.

Виды трения

Статическое трение

Статическое трение - это сила трения, которая действует между поверхностями, которые не движутся относительно друг друга. Оно должно быть преодолено, чтобы начать движение. Например, когда вы пытаетесь толкнуть неподвижный ящик на полу, статическое трение - это то, что вы изначально противостоите.

Кинетическое (скользящее) трение

Когда объект находится в движении, трение, действующее на него, называется кинетическим трением. Оно обычно меньше, чем статическое трение. Исходя из примера с ящиком, когда ящик скользит по полу, на него действует кинетическое трение.

Качающее трение

Качающее трение возникает, когда объект катится по поверхности, например, когда шины автомобиля катятся по дороге.

Коэффициент трения

Коэффициент трения (μ) - это безразмерная скалярная величина, описывающая соотношение между силой трения между двумя телами и силой, сжимающей их вместе. Существуют два коэффициента трения: коэффициент статического трения (μs) и коэффициент кинетического трения (μk).

Формула трения

Сила трения (Ff) может быть рассчитана по формуле:

Ff = μ × N

Где N - это нормальная сила, перпендикулярная сила, сжимающая две поверхности вместе. Например, для ящика на горизонтальной поверхности N равна силе тяжести на ящик.

Коэффициент статического и кинетического трения

Коэффициент статического трения (μs) обычно больше коэффициента кинетического трения (μk), потому что переместить объект с места обычно сложнее, чем удерживать его в движении.

Графический пример: блоки и поверхности

Рассмотрим блок, установленный на ровной поверхности:

блок N W Ff

В этой графике:

  • Коричневый прямоугольник представляет собой блок, установленный на поверхности.
  • Стрелка, направленная вниз, представляет собой вес (W) блока за счет силы тяжести.
  • Стрелка, направленная вверх, представляет собой нормальную силу (N), уравновешивающую вес.
  • Стрелка справа показывает силу трения (Ff), которую необходимо преодолеть, чтобы переместить блок.

Пример урока: тягание саней

Представьте, что вы тянете санки по снегу. Когда вы начинаете тянуть, вы ощущаете сопротивление, которое может первоначально предотвращать их движение вперед. Это называется статическим трением. После приложения определенной силы тяги санки начинают скользить. Теперь, когда вы продолжаете тянуть санки, вы сталкиваетесь с кинетическим трением.

Рассчитать силу, необходимую для начала движения

Предположим, что масса (сила) на санях составляет 300 Н за счет силы тяжести. Статический коэффициент трения между санями и льдом составляет μ s = 0.3. Чтобы рассчитать минимальную силу, необходимую для начала движения саней, используйте эту формулу:

Fприложенное = μs × N Fприложенное = 0.3 × 300 Н = 90 Н

Следовательно, вы должны тянуть с силой, превышающей 90 Н, чтобы преодолеть статическое трение.

Рассчитать силу, необходимую для поддержания скорости

Как только санки начинают двигаться, мы используем кинетический коэффициент трения μ k. Предполагая, что μ k = 0.2, сила, необходимая для поддержания движения саней, составляет:

Fприложенное = μk × N Fприложенное = 0.2 × 300 Н = 60 Н

Таким образом, вам нужно будет приложить постоянную силу больше, чем 60 Н, чтобы поддерживать скорость.

Факторы, влияющие на трение

Материал и шероховатость поверхности

Коэффициент трения зависит от материалов в контакте. Шероховатые поверхности и определенные сочетания материалов имеют высокий коэффициент трения, в то время как гладкие поверхности обычно имеют низкий коэффициент.

Площадь поверхности и скорость

Интересно, что в многих простых случаях сила трения не зависит от площади контакта или скорости скольжения. Это может показаться парадоксальным, но это эмпирическое наблюдение. Однако площадь поверхности может влиять на трение в некоторых сложных ситуациях.

Значение в реальной жизни

Понимание трения и его коэффициента необходимо во многих областях, таких как инженерия, автомобильная промышленность и физика. Это помогает в проектировании тормозов, шин, подошв обуви и всех видов деталей машин.

Пример 1: Тормоза автомобиля

Тормоза автомобиля работают, прижимая фрикционный материал к вращающемуся колесу или диску, превращая кинетическую энергию движения в тепло и таким образом останавливая автомобиль.

Пример 2: Дизайн обуви

Производители обуви используют различные материалы для подошв, чтобы обеспечить лучшее сцепление с поверхностями, применяя определенные коэффициенты трения для обеспечения безопасности.

Заключение

Коэффициент трения - важный и захватывающий аспект физики, потому что он влияет на наши повседневные задачи и то, как мы проектируем и взаимодействуем с миром вокруг нас. Трение играет роль в том, как мы ходим, как мы водим и даже как мы держим предметы. Понимание этой концепции помогает не только в понимании многих природных явлений, но и в ее применении при проектировании новых технологий и систем.

Эти простые элементы дадут вам всестороннее понимание основ трения и коэффициента трения, а также их значения в практических, наблюдаемых ситуациях.


Десятый класс → 1.2.6


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (1.2.5)
Friction and its effects
Следующий (1.2.7) →
Круговое движение

Комментарии 



Коэффициент трения

https://www.physicsflow.com/g10/1.2.6?pfal=ru