« Physique - 10e année"

Rappelez-vous ce qu'est la friction.
À quels facteurs est-ce dû ?
Pourquoi la vitesse de déplacement du bloc sur la table change-t-elle après une poussée ?

Un autre type de force traité en mécanique est celui des forces de frottement. Ces forces agissent le long des surfaces des corps lorsqu'ils sont en contact direct.

Les forces de friction empêchent dans tous les cas le mouvement relatif des corps en contact. Dans certaines conditions, les forces de frottement rendent ce mouvement impossible. Cependant, ils ne ralentissent pas seulement le mouvement des corps. Dans un certain nombre de cas pratiquement importants, le mouvement d'un corps ne pourrait se produire sans l'action des forces de frottement.

La friction qui se produit lors du mouvement relatif des surfaces en contact des corps solides est appelée frottement sec.

Il existe trois types de frottement sec : le frottement statique, le frottement de glissement et le frottement de roulement.

Reste les frictions.

Essayez de déplacer un livre épais posé sur la table avec votre doigt. Vous lui appliquez une certaine force, dirigée le long de la surface de la table, et le livre reste au repos. Par conséquent, une force apparaît entre le livre et la surface de la table, dirigée à l'opposé de la force avec laquelle vous agissez sur le livre, et exactement égale en ampleur. C'est la force de frottement tr. Vous poussez le livre avec plus de force, mais il reste toujours en place. Cela signifie que la force de frottement tr augmente du même montant.

La force de frottement agissant entre deux corps immobiles l'un par rapport à l'autre est appelée force frottement statique.

Si un corps est soumis à une force parallèle à la surface sur laquelle il se trouve et que le corps reste immobile, cela signifie qu'il est soumis à une force de frottement statique tr, égale en grandeur et dirigée dans la direction opposée à celle du corps. force (Fig. 3.22). Par conséquent, la force de frottement statique est déterminée par la force agissant sur elle :

Si la force agissant sur un corps au repos dépasse même légèrement la force maximale de frottement statique, alors le corps commencera à glisser.

La plus grande valeur de la force de frottement, à laquelle le glissement ne se produit pas encore, est appelée force de friction statique maximale.

Pour déterminer la force de frottement statique maximale, il existe une loi quantitative très simple, mais peu précise. Qu'il y ait un bloc sur la table avec un dynamomètre attaché. Faisons la première expérience. Tirons l'anneau du dynamomètre et déterminons la force de friction statique maximale. Le bloc est soumis à l'action de la gravité m, force réaction normale supports 1, force de tension 1, ressorts du dynamomètre et force de friction statique maximale tr1 (Fig. 3.23).

Plaçons un autre bloc similaire sur le bloc. La force de pression des barres sur la table augmentera de 2 fois. Selon la troisième loi de Newton, la force de réaction normale du support 2 augmentera également de 2 fois. Si l'on mesure à nouveau la force de frottement statique maximale, on verra qu'elle a augmenté autant de fois que la force 2 a augmenté, soit 2 fois.

En continuant à augmenter le nombre de barres et en mesurant à chaque fois la force maximale de frottement statique, nous serons convaincus que

>la valeur maximale du module de la force de frottement statique est proportionnelle au module de la force de réaction normale du support.

Si l'on note le module de la force de frottement statique maximale par F tr. max, alors on peut écrire :

F tr. max = µN (3.11)

où μ est un coefficient de proportionnalité appelé coefficient de frottement. Le coefficient de frottement caractérise les deux surfaces frottantes et dépend non seulement du matériau de ces surfaces, mais également de la qualité de leur traitement. Le coefficient de frottement est déterminé expérimentalement.

Cette dépendance a été établie pour la première fois par le physicien français C. Coulomb.

Si vous placez le bloc sur la plus petite face, alors F tr. le maximum ne changera pas.

La force de frottement statique maximale ne dépend pas de la zone de contact entre les corps.

La force de frottement statique varie de zéro à une valeur maximale égale à µN. Qu'est-ce qui peut provoquer une modification de la force de friction ?

Le point ici est le suivant. Lorsqu'une certaine force est appliquée sur un corps, celui-ci se déplace légèrement (imperceptiblement à l'œil), et ce déplacement se poursuit jusqu'à ce que les rugosités microscopiques des surfaces se positionnent les unes par rapport aux autres de telle manière qu'en s'accrochant les unes aux autres, elles vont conduire à l’apparition d’une force qui équilibre la force. À mesure que la force augmente, le corps bougera à nouveau légèrement, de sorte que les plus petites irrégularités de la surface s'accrocheront différemment et que la force de frottement augmentera.

Et seulement à > F tr. max en aucun cas position relative rugosité de la surface, la force de frottement n'est pas en mesure d'équilibrer la force et le glissement commencera.

Dépendance du module de force de frottement de glissement sur le module force agissante illustré à la figure 3.24.

Lors de la marche et de la course, la plante des pieds est soumise à un frottement statique, à moins que les pieds ne glissent. La même force agit sur les roues motrices de la voiture. Les roues motrices sont également sollicitées par une force de frottement statique, mais cette fois freinant le mouvement, et cette force est nettement inférieure à la force agissant sur les roues motrices (sinon la voiture ne pourrait pas bouger).

Pendant longtemps, on a douté qu'une locomotive à vapeur puisse rouler sur des rails lisses. Ils pensaient que la friction freinant les roues motrices serait égale à la force de friction agissant sur les roues motrices. Il a même été proposé d'engrenager les roues motrices et de leur poser des rails d'engrenage spéciaux.

Frottement de glissement.

Lors du glissement, la force de frottement dépend non seulement de l'état des surfaces frottantes, mais également de la vitesse relative des corps, et cette dépendance à la vitesse est assez complexe. L'expérience montre que souvent (mais pas toujours) au tout début du glissement, lorsque la vitesse relative est encore faible, la force de frottement devient légèrement inférieure à la force de frottement statique maximale. Ce n'est qu'alors, à mesure que la vitesse augmente, qu'elle augmente et commence à dépasser F tr. maximum.

Vous avez probablement remarqué qu'un objet lourd, comme une boîte, est difficile à déplacer, mais le déplacer devient alors plus facile. Ceci s'explique précisément par la diminution de la force de frottement lorsque le glissement se produit à faible vitesse (voir Fig. 3.24).

À des vitesses relatives de mouvement pas trop élevées, la force de frottement de glissement diffère peu de la force de frottement statique maximale. Par conséquent, elle peut être approximativement considérée comme constante et égale à la force de frottement statique maximale :

F tr ≈ F tr. max = μN.

La force de friction de glissement peut être réduite plusieurs fois en utilisant un lubrifiant - le plus souvent une fine couche de liquide (généralement un type d'huile minérale) - entre les surfaces de frottement.

Aucune machine moderne, comme un moteur de voiture ou de tracteur, ne peut fonctionner sans lubrification. Un système de lubrification spécial est prévu dans la conception de toutes les machines.

Le frottement entre les couches de liquide adjacentes aux surfaces solides est bien moindre qu’entre les surfaces sèches.

Frottement de roulement.

La force de friction de roulement est nettement inférieure à la force de friction de glissement, il est donc beaucoup plus facile de faire rouler un objet lourd que de le déplacer.

La force de frottement dépend de la vitesse relative des corps. C'est sa principale différence avec les forces de gravité et d'élasticité, qui dépendent uniquement des distances.

Forces de résistance lors du mouvement de corps solides dans des liquides et des gaz.

Lorsqu’un corps solide se déplace dans un liquide ou un gaz, il est soumis à la force de traînée du milieu. Cette force est dirigée contre la vitesse du corps par rapport au milieu et ralentit le mouvement.

La principale caractéristique de la force de résistance est qu’elle n’apparaît que s’il y a mouvement relatif corps et environnement.
La force de frottement statique dans les liquides et les gaz est totalement absente.

Cela conduit au fait qu'avec l'effort de vos mains, vous pouvez déplacer un corps lourd, par exemple un bateau flottant, alors que déplacer, par exemple, un train avec vos mains est tout simplement impossible.

Le module de la force de résistance F c dépend de la taille, de la forme et de l'état de la surface du corps, des propriétés du milieu (liquide ou gaz) dans lequel le corps se déplace et, enfin, de la vitesse relative de déplacement de le corps et le médium.

La nature approximative de la dépendance du module de la force de résistance sur le module de la vitesse relative du corps est illustrée à la figure 3.25. A une vitesse relative égale à zéro, la force de traînée n'agit pas sur le corps (F c = 0). À mesure que la vitesse relative augmente, la force de traînée augmente lentement d’abord, puis de plus en plus vite. Aux faibles vitesses de mouvement, la force de résistance peut être considérée comme directement proportionnelle à la vitesse de mouvement du corps par rapport au milieu :

F c = k 1 υ, (3.12)

où k 1 est le coefficient de résistance, en fonction de la forme, de la taille, de l'état de la surface du corps et des propriétés du milieu - sa viscosité. Il n'est pas possible de calculer théoriquement le coefficient k 1 pour des corps de forme complexe, il est déterminé expérimentalement.

À des vitesses de mouvement relatif élevées, la force de traînée est proportionnelle au carré de la vitesse :

F c = k 2 υ 2 , υ, (3.13)

où k 2 est le coefficient de résistance différent de k 1 .

Laquelle des formules - (3 12) ou (3.13) - peut être utilisée dans un cas particulier est déterminée expérimentalement. Par exemple, pour une voiture particulière, il est conseillé d'utiliser la première formule à environ 60-80 km/h ; à des vitesses plus élevées, la deuxième formule doit être utilisée.

Cette force doit être vaincue afin de mettre deux corps en contact en mouvement l'un par rapport à l'autre. Se produit lors de micromouvements (par exemple, lors d'une déformation) des corps en contact. Il agit dans la direction opposée à la direction d’un éventuel mouvement relatif.

La force de frottement statique maximale dans l'approximation la plus simple : , où k 0 est le coefficient de frottement statique, N est la force de réaction normale du support.

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Voyez ce qu'est « Friction au repos » dans d'autres dictionnaires :

frottement statique- Friction de deux corps avec microdéplacements sans macrodéplacement. [GOST 27674 88] Thèmes : friction, usure et lubrification FR friction statique... Guide du traducteur technique

frottement statique- 3.3 frottement statique : Frottement de deux corps avec microdéplacements sans macrodéplacement. Source : ST TsKBA 057 2008 : Raccords de canalisations. Coefficients de frottement dans les unités de renfort... Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique

frottement statique- rimties trintis statusas T sritis fizika atitikmenys : engl. frottement de repos ; friction de repos vok. Haftreibung, f; Ruhereibung, f rus. frottement statique, n pran. frottement de repos, m … Fizikos terminų žodynas

frottement statique- frottement statique Frottement au repos relatif de deux corps en contact. Code IFToMM : 3.5.47 Section : DYNAMIQUE DES MÉCANISMES... Théorie des mécanismes et des machines

Ce terme a d'autres significations, voir Frottement radiologique. La friction est le processus d'interaction entre des corps lors de leur mouvement relatif (déplacement) ou lorsqu'un corps se déplace dans un milieu gazeux ou liquide. Autrement appelé friction... ... Wikipédia

Impact mécanique entre solides, qui se produit aux endroits de leur contact et empêche le mouvement relatif des corps dans la direction située dans le plan de leur contact. Distinguer : frottement statique entre mutuellement immobiles... ... Dictionnaire des constructions

Friction- – un processus qui se produit à la surface de contact des corps, aussi bien au repos qu'en mouvement mutuel. … … Encyclopédie des termes, définitions et explications des matériaux de construction

Mécanique résistance qui apparaît dans le plan de contact de deux corps pressés l'un contre l'autre lorsqu'ils sont relatifs. en mouvement. La force de résistance F, dirigée dans le sens opposé, est relative. mouvement d'un corps donné, appelé la force de friction agissant sur ce corps. T… Encyclopédie physique

Mécanique la résistance qui apparaît dans le plan de contact de deux corps en contact lorsqu'ils sont relatifs. en mouvement. La force de résistance F, dirigée dans le sens opposé, est relative. mouvement des corps, appelé l'entraînement en force. La télé. processus dissipatif... ... Encyclopédie physique

La force de frottement est la force de résistance mécanique qui apparaît dans le plan de contact de deux corps pressés l'un contre l'autre lors de leur mouvement relatif.

La force de résistance agissant sur un corps est dirigée à l’opposé du mouvement relatif d’un corps donné.

La force de frottement apparaît pour deux raisons : 1) la première et principale raison est qu'aux points de contact, les molécules de substances sont attirées les unes vers les autres, et un travail doit être fait pour surmonter leur attraction. Les surfaces en contact ne se touchent que sur de très petites zones. Leur superficie totale est de 0,01 ÷ 0,001 0,01 \div 0,001 de la surface de contact totale (apparente). Lors du glissement, la zone de contact réel ne reste pas inchangée. La force de friction (glissement) changera pendant le mouvement. Si le corps qui glisse est pressé plus fortement contre le corps sur lequel le glissement se produit, alors en raison de la déformation des corps, leLa surface des points de contact (et la force de frottement) augmentera proportionnellement à la force de pression.

$$F_\text(tr) \sim F_\text(prij)$$

2) la deuxième raison de l'apparition de la force de frottement estIl s'agit de la présence de rugosités (irrégularités) des surfaces et de leur déformation lorsqu'un corps se déplace le long de la surface d'un autre. La profondeur de pénétration (engagement) de la rugosité dépend deforce de pression, et l'ampleur des déformations en dépend. Ces derniers déterminent à leur tour l’ampleur de la force de frottement: F tr ∼ F prj F_\mathrm(tr) \sim F_\mathrm(prj) .

Avec le glissement relatif, les deux causes ont lieu, donc la nature de l'interaction a la forme d'une relation simple :

F tr = μ N - \boxed(F_\mathrm(tr) =\mu N)\ - force de frottement de glissement (formule de Coulomb - Amonton), où

μ - \mu\ - coefficient de frottement de glissement,

N - N\ - force de réaction du support égale à la force de pression.

L'ampleur du coefficient de frottement est différente pour différentes combinaisons de substances frottantes, même avec le même traitement (les forces d'attraction et les propriétés élastiques dépendent du type de substance).

S'il y a un lubrifiant entre les surfaces frottantes, la force d'attraction changera sensiblement (d'autres molécules seront attirées et la force de frottement de glissement sera partiellement remplacée par la force de frottement visqueux, que nous considérerons ci-dessous).

Si un corps allongé sur une surface horizontale subit l'action d'une force horizontale F → \vec F , alors le mouvement ne sera provoqué par cette force que lorsqu'elle deviendra supérieure à une certaine valeur (μ N) (\mu N) . Avant le début du mouvement, l'extérieur la force est compensée par la force de frottement statique.












Riz. 13

La force de frottement statique est toujours égale à la force externe parallèle à la surface et résulte de l'attraction entre les molécules dans les zones de points de contact et de la déformation de la rugosité.

La force de frottement statique est différente selon les parties de la surface le long desquelles le mouvement se produira. Si le corps repose longtemps à la surface, alors en raison des vibrations (elles sont toujours présentes à la surface de la Terre), la surface des points de contact augmentera légèrement. Par conséquent, pour commencer à bouger, vous devrez vaincre une force de frottement légèrement supérieure à la force de frottement de glissement. Ce phénomène est appelé phénomène de stagnation. On rencontre ce phénomène, par exemple, lors du déplacement de meubles dans une pièce. (Sur la figure 13, la supériorité du frottement statique sur le frottement de glissement est grandement exagérée).

On utilise la force de friction statique pour se déplacer à ski ou simplement en marchant.

Les types de forces de frottement considérés concernent le frottement sec ou le frottement externe. Mais il existe un autre type de force de frottement : le frottement visqueux.

Lorsqu'un corps se déplace dans un liquide ou un gaz, des processus d'échange de molécules assez complexes se produisent entre les couches du liquide ou du gaz en écoulement. Ces processus sont appelés processus de transfert.

Aux faibles vitesses de mouvement d'un corps par rapport à un gaz ou un liquide, la force de résistance sera déterminée par l'expression :

F tr = 6 π η r v - \boxed(F_\mathrm(tr) = 6\pi \eta r v)\ - Loi de Stokes pour la balle, où

η - \eta\ - viscosité de la substance dans laquelle le corps se déplace ;

r - r\ - taille transversale moyenne (rayon) du corps ;

v - v\ - vitesse relative du corps ;

6 π - 6\pi\ - coefficient correspondant à la forme sphérique du corps.

Une conclusion sur l'ampleur de la vitesse (qu'elle soit grande ou petite) peut être tirée en déterminant un coefficient sans dimension appelé nombre de Reynolds :

R e = ρ r v η - \boxed(Re = \frac(\rho r v)(\eta))\ - Nombre de Reynolds, où

ρ - \rho\ est la densité de la substance dans laquelle le corps se déplace.

Si R e< 1700 Re движение газа (жидкости) вокруг тела ламинарное (слоистое), и скорости можно считать малыми.

Si R e > 1700 Re > 1700 , alors le mouvement du gaz (liquide) autour du corps est turbulent(avec turbulences), et les vitesses peuvent être considérées comme élevées.

Dans ce dernier cas, la majeure partie de l'énergie cinétique du corps est dépensée pour la formation de tourbillons, ce qui signifie que la force de frottement devient plus importante et que la dépendance cesse d'être linéaire.

F tr = k v 2 ρ S - \boxed(F_\mathrm(tr) = kv^2\rho S)\ - force de frottement visqueuse à grande vitesse, où

S - S\ - section transversale du corps,

k - k\ - constante, en fonction des dimensions transversales du corps.

Souvent, cette dernière formule peut être considérée comme :

Le nombre de Reynolds choisi pour être 1700 1700 est en fait déterminé par le problème spécifique (conditions) et peut prendre d'autres valeurs du même ordre. Ceci s'explique par le fait que la dépendance de la force de frottement visqueux à la vitesse est complexe : à une certaine vitesse dépendance linéaire commence à s'effondrer, et à une certaine vitessecette dépendance devient quadratique.

Riz. 14

Dans l'intervalle de v 1 v_1 à v 2 v_2 le diplôme prend des valeurs fractionnaires(Fig.14) . Le nombre de Reynolds caractérise l'état d'un système dynamique dans lequel le mouvement des couches restes laminaire et dépend fortement des conditions extérieures. Par exemple : une bille d'acier, se déplaçant dans l'eau loin des limites du liquide (dans l'océan, un lac), entretient le mouvement laminaire des couchesà R e = 1700 Re = 1700 , et la même boule se déplaçant dans un tuyau vertical de rayon légèrement plus grand que la boule, rempli d'eau, déjà à R e = 2 Re = 2fera tourbillonner l’eau autour du ballon. (Notez que le nombre de Reynolds n'est pas le seul utilisé pour décrire un tel mouvement. Par exemple, ils utilisent égalementNombres de Froude et de Mach.)

Supposons qu'un petit corps se trouve sur un plan incliné avec un angle d'inclinaison a (Fig. 14.3, UN). Découvrons : 1) quelle est la force de frottement si un corps glisse le long d'un plan incliné ; 2) quelle est la force de frottement si le corps reste immobile ; 3) à quelle valeur minimale de l'angle d'inclinaison a le corps commence-t-il à glisser hors du plan incliné.

UN) b)

La force de frottement sera entraver mouvement, il sera donc dirigé vers le haut le long du plan incliné (Fig. 14.3, b). En plus de la force de friction, la force de gravité et la force de réaction normale agissent également sur le corps. Introduisons le système de coordonnées OU, comme le montre la figure, et trouvez les projections de toutes ces forces sur les axes de coordonnées :

X: F tr X = –F tr, N X = 0, mg X = mg sina;

Oui:F tr Oui = 0, NY=N, mg Y = –mg cosa.

Puisqu'un corps ne peut accélérer que le long d'un plan incliné, c'est-à-dire le long de l'axe X, alors il est évident que la projection du vecteur accélération sur l'axe Oui sera toujours nul : Andy= 0, ce qui signifie la somme des projections de toutes les forces sur l'axe Oui doit également être nul :

F tr Oui + N O + mg O= 0 Þ 0 + N-mg cosa = 0 Þ

N = mg cosa. (14.4)

Alors la force de frottement de glissement selon la formule (14.3) est égale à :

F tr.sk = m N= m mg cosa. (14.5)

Si le corps repose, alors la somme des projections de toutes les forces agissant sur le corps sur l'axe X doit être égal à zéro :

F tr X + N X + mg X= 0 Þ – F tr + 0 +mg sin = 0 Þ

F tr.p = mg sina. (14.6)

Si nous augmentons progressivement l'angle d'inclinaison, alors la valeur mg sina augmentera progressivement, ce qui signifie que la force de frottement statique augmentera également, ce qui « s'ajuste automatiquement » aux influences extérieures et les compense.

Mais comme nous le savons, les « possibilités » de la force de frottement statique ne sont pas illimitées. A un certain angle a 0, toute la « ressource » de la force de frottement statique sera épuisée : elle atteindra sa valeur maximale, force égale frottement de glissement. Alors l'égalité sera vraie :

F tr.sk = mg sina 0 .

En substituant à cette égalité la valeur F tr.sk à partir de la formule (14.5), on obtient : m mg chose 0 = mg sina 0 .

Diviser les deux côtés de la dernière égalité par mg cosa 0 , on obtient :

Þ a 0 = arctgm.

Ainsi, l'angle a auquel le corps commence à glisser le long d'un plan incliné est donné par la formule :

a 0 = arctgm. (14.7)

Notez que si a = a 0, alors le corps peut soit rester immobile (si vous ne le touchez pas), soit glisser à une vitesse constante sur le plan incliné (si vous le poussez un peu). Si un< a 0 , то тело «стабильно» неподвижно, и легкий толчок не произведет на него никакого «впечатления». А если a >un 0, alors le corps glissera du plan incliné avec accélération et sans aucun choc.

Problème 14.1. Un homme porte deux traîneaux reliés entre eux (Fig. 14.4, UN), en appliquant une force F formant un angle a par rapport à l'horizontale. Les masses des traîneaux sont les mêmes et égales T. Coefficient de frottement des patins sur neige m. Trouver l'accélération du traîneau et la force de tension T cordes entre les traîneaux, ainsi que la force F 1, avec lequel une personne doit tirer la corde pour que le traîneau se déplace uniformément.

F suis m	UN)	b) Riz. 14.4
UN = ? T = ? F 1 = ?

Solution. Écrivons la deuxième loi de Newton pour chaque traîneau en projections sur l'axe X Et à(Fig. 14.4, b):

je à: N 1 + F péché – mg = 0, (1)

X: F cosa - T–m N 1 = maman; (2)

II à: N 2 – mg = 0, (3)

X: T–m N 2 = maman. (4)

De (1) on trouve N 1 = mg-F sina, de (3) et (4) on trouve T = m mg+ + ma. Remplacer ces valeurs N 1 et T dans (2), on obtient

.

Remplacement UN dans (4), on obtient

T= m N 2 + maman= m mg + que =

M mg + T .

Trouver F 1, assimilons l’expression de UNà zéro :

Répondre: ; ;

.

ARRÊT! Décidez vous-même : B1, B6, C3.

Problème 14.2. Deux corps avec des masses T Et M attaché avec un fil, comme le montre la Fig. 14.5, UN. Avec quelle accélération le corps se déplace-t-il ? M, si le coefficient de frottement sur la surface de la table est m. Quelle est la tension du fil T? Quelle est la force de pression sur l’axe du bloc ?

T M m	Solution. Écrivons la deuxième loi de Newton en projections sur l'axe X 1 et X 2 (Fig. 14.5, b), étant donné que: X 1: T- m Mg = Maman, (1) X 2: mg – T = ma. (2) En résolvant le système d’équations (1) et (2), on trouve :
UN = ? T = ? R. = ?

Si les charges ne bougent pas, alors .

Répondre: 1) si T < mM, Que UN = 0, T = mg, ; 2) si T³m M, Que , , .

ARRÊT! Décidez vous-même : B9 – B11, C5.

Problème 15.3. Deux corps avec des masses T 1 et T 2 sont reliés par un fil jeté sur un bloc (Fig. 14.6). Corps T 1 est sur un plan incliné d'angle d'inclinaison a. Coefficient de frottement autour du plan m. Masse corporelle T 2 accroché à un fil. Trouver l'accélération des corps, la force de tension du fil et la force de pression du bloc sur l'axe à condition que T 2 < T 1 . Considérons tga > m.

Riz. 14.7

Écrivons la deuxième loi de Newton en projections sur l'axe X 1 et X 2, étant donné que et :

X 1: T 1 g péché – T- m m 1 g cosa = m 1 un,

X 2: T-m 2 g = m 2 un.

, .

Parce que UN>0, alors

Si l'inégalité (1) n'est pas satisfaite, alors la charge T 2 n’avance définitivement pas ! Deux autres options sont alors possibles : 1) le système est immobile ; 2) marchandise T 2 descend (et la charge T 1, respectivement, vers le haut).

Supposons que la charge T 2 descend (Fig. 14.8).

Riz. 14.8

Alors les équations de la deuxième loi de Newton sur l'axe X 1 et X 2 ressemblera à :

X 1: T-t 1 g sina – m m 1 g cosa = m 1 un,

X 2: m 2 g – T = m 2 un.

En résolvant ce système d'équations, on trouve :

, .

Parce que UN>0, alors

Donc, si l’inégalité (1) est satisfaite, alors la charge T 2 augmente, et si l'inégalité (2) est satisfaite, alors diminue. Par conséquent, si aucune de ces conditions n’est remplie, c’est-à-dire

,

le système est immobile.

Reste à trouver la force de pression sur l'axe du bloc (Fig. 14.9). Force de pression sur l'axe du bloc R. dans ce cas, on peut trouver la diagonale d'un losange A B C D. Parce que

Ð CDA= 180° – 2,

où b = 90°– a, alors par le théorème du cosinus

R. 2 = .

D'ici .

Répondre:

1) si , Que , ;

2) si , Que , ;

3) si , Que UN = 0; T = T 2 g.

Dans tous les cas .

ARRÊT! Décidez vous-même : B13, B15.

Problème 14.4. Sur un chariot pesant M la force horizontale agit F(Fig. 14.10, UN). Coefficient de frottement entre charge T et le chariot est égal à m. Déterminez l’accélération des charges. Quelle devrait être la force minimale F 0 pour charger T a commencé à glisser sur le chariot ?

M, T F m	UN)	b) Riz. 14h10
UN 1 = ? UN 2 = ? F 0 = ?

Solution. Tout d’abord, notons que la force entraînant la charge T en mouvement est la force de frottement statique avec laquelle le chariot agit sur la charge. La valeur maximale possible de cette force est m mg.

Selon la troisième loi de Newton, la charge agit sur le chariot avec la même force - (Fig. 14.10, b). Le glissement commence au moment où il a déjà atteint sa valeur maximale, mais le système se déplace toujours comme un seul corps de masse. T+M avec accélération. Alors d'après la deuxième loi de Newton

Grâce à cette force, les voitures ralentissent aux feux tricolores, un bateau s'arrête dans l'eau et une roue patine dans un trou. Comme vous l'avez déjà compris, dans cet article, nous verrons comment résoudre les problèmes de force de friction.

La force de frottement est de nature électromagnétique. Cela signifie que cette force se manifeste à la suite de l'interaction des particules qui composent la substance.

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Ce que vous devez savoir sur la force de friction pour résoudre les problèmes

La friction est l'un des types d'interactions entre les corps qui se produisent lorsqu'ils entrent en contact.

La force de frottement est toujours dirigée dans la direction opposée au mouvement et tangentielle aux surfaces en contact. Un frottement sec se produit entre des corps solides, et lorsque des corps se déplacent dans des liquides ou des gaz, on parle de frottement visqueux.

Nous avons déjà établi la nature de cette force. De plus, vous devez savoir qu'il existe différents types forces de frottement :

• frottement statique;
• frottement de glissement ;
• friction de roulement (lorsque les corps se roulent les uns sur les autres) ;
• résistance du milieu (pour le mouvement dans un liquide).

Voici un exemple des types de force de frottement: le bloc repose sur la table et personne n'y touche. Dans ce cas, seules la gravité et la force normale de réaction du sol agissent. Si nous commençons à pousser le bloc, mais assez fort pour le déplacer, il sera soumis à une force de friction statique qui, selon la troisième loi de Newton, est égale à la force externe appliquée au bloc. La force de frottement statique a une valeur limite. Si la force externe est supérieure à cette valeur, le bloc commencera à glisser le long de la table. Dans ce cas, on parle de force de frottement de glissement. Et voici la formule la plus simple pour la force de frottement :

« Mu » est le coefficient de frottement de glissement. Il s'agit d'une quantité sans dimension qui dépend des matériaux des corps en interaction et de la qualité de leurs surfaces. Le coefficient de frottement ne dépasse pas l'unité.

Lors de la résolution de problèmes physiques simples, la force de frottement de glissement est souvent considérée comme égale à la force de frottement statique maximale.

Questions sur le thème « Force de friction »

Question 1. De quoi dépend la force de frottement ?

Répondre. Jetons un coup d'œil à la formule ci-dessus et la réponse viendra à vous. La force de frottement dépend des propriétés des corps en contact, de la force de réaction normale du support et de la vitesse du mouvement relatif des corps.

Question 2. La force de frottement dépend-elle de la surface des surfaces en contact ?

Répondre. Non, la surface n'affecte pas la force de frottement.

Question 3. De quelles manières pouvez-vous réduire ou augmenter la force de friction ?

Répondre. Vous pouvez réduire le coefficient de frottement en rendant le frottement sec visqueux. Pour augmenter la force de friction, il est nécessaire d'augmenter la pression exercée sur eux.

Question 4. Le corps est au repos dans un avion. La force de friction agit-elle sur lui ?

Répondre. S'il n'y a aucun effet sur le corps forces externes, alors la force de frottement statique, selon la troisième loi de Newton, est égale à zéro.

Question 5. Laquelle de ces forces est la plus grande en ampleur : force de frottement statique, force de frottement de roulement ou force de frottement de glissement ?

Répondre. La force de frottement de glissement est de la plus haute importance.

Question 6. Quels sont quelques exemples ? action utile forces de friction ?

Répondre. Parmi les utilisations utiles de la force de friction, on peut souligner le fonctionnement des freins Véhicule, la production de feu par les peuples primitifs.

Problèmes de friction avec solutions

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Tâche n°1. Trouver la force de friction

Condition

Un bloc d’une masse de 5 kilogrammes glisse le long d’une surface horizontale. La force de frottement de glissement est de 20 N. Trouvez la force de frottement si la masse du bloc est réduite de moitié et que le coefficient de frottement reste inchangé.

Solution

Appliquons les formules :

Répondre: 10N.

Tâche n°2. Trouver le coefficient de frottement

Condition

Un corps glisse le long d'un plan horizontal. Trouvez le coefficient de frottement si la force de frottement est de 5 N et la force de pression du corps sur l'avion est de 20 N.

Solution

La force de pression du corps sur l’avion est égale à la force de la réaction normale d’appui.

Répondre: 0,25

Tâche n°3. Trouver la force de frottement et le coefficient de frottement

Condition

Un skieur pesant 60 kg, ayant une vitesse de 10 m/s en fin de descente, s'arrête 40 s après la fin de la descente. Déterminez la force de frottement et le coefficient de frottement.

Solution

Tout d'abord, trouvons l'accélération avec laquelle le skieur se déplace. Ensuite, en utilisant la deuxième loi de Newton, on trouve la force qui agit sur lui :

Répondre: 15 N ; 0,025.

Tâche n°4. Trouver la force de friction

Condition

Un bloc d'une masse de 20 kg se déplace uniformément le long d'une surface horizontale sous l'action d'une force constante dirigée selon un angle de 30° par rapport à la surface et égale à 75 N. Quel est le coefficient de frottement entre le bloc et le plan ?

Solution

Utilisons d’abord la deuxième loi de Newton, étant donné que l’accélération est nulle. On retrouve ensuite les projections de force sur les axes vertical et horizontal :

Répondre: 0,4

Tâche n°5. Trouver la force de frottement statique

Condition

Une caisse d'une masse de 10 kg se trouve sur un sol horizontal. Le coefficient de frottement entre le sol et le caisson est de 0,25. Une force de 16 N est appliquée à la boîte dans le sens horizontal. Va-t-elle bouger ? Quelle est la force de friction entre la boîte et le sol ?

Solution

Calculons la force de frottement statique maximale :

Puisque la force appliquée est par condition inférieure à la force de friction statique maximale, la boîte restera en place. La force de frottement entre le sol et la boîte, selon la troisième loi de Newton, est égale à la force appliquée.

Répondre: 16N.

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