마찰력. 건식 마찰력의 유형
마찰력은 신체와 접촉하거나 부품이 서로 상대적으로 움직일 때 나타납니다. 두 개의 접촉 물체가 상대적으로 움직이는 동안 발생하는 마찰을 외부라고 합니다. 동일한 고체(예: 액체 또는 기체)의 부분 사이의 마찰을 마찰이라고 합니다. 내부마찰 .
고체가 액체나 기체 매체에 대해 상대적으로 움직일 때 발생하는 마찰력은 힘으로 분류되어야 합니다. 내부마찰, 이 경우 신체와 직접 접촉하는 매질 층은 신체와 동일한 속도로 운동하게 되고 신체의 움직임은 외부 매질 층 사이의 마찰에 의해 영향을 받기 때문입니다. 그들에게.
정의 1
윤활유와 같은 층이 없는 두 고체 표면 사이의 마찰을 마찰이라고 합니다. 마른 . 고체와 액체 또는 기체 매질 사이, 그리고 그러한 매질의 층 사이의 마찰을 마찰이라고 합니다. 점성의 (또는 액체). 건식 마찰과 관련하여 다음이 있습니다. 슬라이딩 마찰, 롤링마찰그리고 정지마찰.
슬라이딩 마찰력
슬라이딩 마찰은 한 몸체가 다른 몸체의 표면 위로 이동할 때 발생합니다. 본체의 무게가 클수록, 이들 표면 사이의 마찰 계수가 클수록(계수는 표면을 구성하는 재료에 따라 다름) 슬라이딩 마찰력도 커집니다.
슬라이딩 마찰력은 접촉면의 면적에 의존하지 않습니다. 움직일 때, 가장 큰 면에 놓인 블록은 가장 작은 면에 놓인 것과 동일한 미끄럼 마찰력을 갖게 됩니다.
슬라이딩 마찰력의 원인:
두 몸체 표면의 가장 작은 불규칙성은 움직일 때 몸체가 서로 달라붙는 수단입니다. 미끄럼 마찰력이 없다면 단기간의 힘 작용으로 움직이는 물체는 계속해서 균일하게 움직일 것입니다. 그러나 미끄럼 마찰력이 존재하고 신체의 움직임에 반대되는 방향이므로 신체는 점차 정지합니다.
두 몸체의 접촉 표면에서의 분자간 상호 작용. 이러한 상호 작용은 매우 매끄럽고 잘 연마된 표면에서만 발생할 수 있습니다. 서로 다른 신체의 분자는 서로 매우 가깝고 끌어당깁니다. 이로 인해 신체의 움직임이 느려집니다.
미끄럼 마찰력 벡터 $\overline(F)_(mp) $는 접촉하는 몸체에 대해 몸체의 속도 벡터와 항상 반대 방향으로 향합니다. 따라서 슬라이딩 마찰력의 작용은 항상 물체의 상대 속도 계수를 감소시킵니다.
롤링 마찰력
롤링 마찰력은 일반적으로 둥근 다른 몸체가 한 몸체의 표면 위로 굴러갈 때 발생합니다. 예를 들어, 도로에서 굴러가는 차량의 바퀴, 언덕에서 옆으로 회전하는 배럴, 바닥에 공이 있습니다. 구름 마찰력은 미끄럼 마찰력보다 훨씬 작습니다. 큰 가방을 땅바닥에 끌고 다니는 것보다 바퀴가 달린 가방을 들고 다니는 것이 더 쉽다는 것을 기억하세요. 그 이유는 움직이는 물체와 표면 사이의 접촉 방식이 다르기 때문입니다. 구르면 바퀴가 눌려 표면이 부서지고 밀어내는 것처럼 보입니다. 롤링 휠은 슬라이딩 바디처럼 작은 표면 불규칙성을 많이 포착할 필요가 없습니다.
참고 1
표면이 단단할수록 구름 마찰력은 낮아집니다. 예를 들어, 모래 위에서 자전거를 타는 것은 아스팔트보다 더 어렵습니다. 모래 위에서는 더 큰 회전 마찰력을 극복해야 하기 때문입니다. 이는 딱딱한 표면에서 밀어내는 것이 더 쉽고 너무 많이 눌려지지 않기 때문입니다. 바퀴에서 고체 표면에 작용하는 힘은 변형에 소비되지 않고 거의 모든 것이 정상적인 지지 반력의 형태로 반환된다고 말할 수 있습니다.
정적 마찰력
물체의 상대 운동이 없을 때 물체의 접촉 경계에서 발생하는 힘을 정지 마찰력이라고 합니다.
정지 마찰력 $\overline(F)_(mp) $는 크기가 동일합니다. 외력$\overline(F)$, 물체의 접촉 표면에 접선 방향으로 향하고 반대 방향으로:
정지마찰력은 우리를 어디에서나 둘러싸고 있습니다. 다른 물체 위에 있는 모든 물체는 정지 마찰력에 의해 유지됩니다. 정지 마찰력은 경사면에 있는 물체를 고정하는 데에도 충분합니다. 예를 들어, 사람이 약간 기울어진 자 위에 블록이 움직이지 않고 누워 있는 언덕에 서 있을 수 있습니다. 또한 정지마찰력 덕분에 걷기, 타기 등의 형태의 움직임이 가능하다. 이러한 경우 정지 마찰력으로 인해 표면에 '접착'이 발생하고 결과적으로 표면에서 밀어내는 것이 가능해집니다.
정지 마찰력의 이유는 미끄럼 마찰력의 이유와 동일합니다.
정지 마찰력은 서있는 물체를 움직이려고 할 때 발생합니다. 몸을 움직이려는 힘이 정지 마찰력보다 작은 한 몸은 제자리에 유지됩니다. 이 힘이 이 두 몸체에 대한 특정 최대 정지 마찰력을 초과하자마자 한 몸체가 다른 몸체에 대해 움직이기 시작하고 슬라이딩 또는 롤링 마찰력이 이미 작용합니다.
노트 2
대부분의 경우 최대 정지 마찰력은 미끄럼 마찰력보다 약간 더 큽니다. 따라서 캐비닛 이동을 시작하려면 먼저 캐비닛이 이미 이동 중일 때 적용하는 것보다 조금 더 노력해야 합니다. 종종 정적 마찰력과 미끄럼 마찰력의 차이는 동일하다고 간주하여 무시됩니다.
가장 간단한 건식마찰 모델에서는 다음 법칙을 만족합니다. 이는 실험적 사실을 일반화한 것이며 본질적으로 대략적입니다.
정지 마찰력의 최대값은 미끄럼 마찰력과 같습니다.
미끄럼 마찰력의 절대값은 지지 반력에 정비례합니다: $\overline(F)_(mp) =\mu N$, 비례 계수 $\mu $를 마찰 계수라고 합니다.
마찰 계수는 거친 표면에서 신체의 이동 속도에 의존하지 않습니다.
마찰 계수는 접촉 표면의 면적에 의존하지 않습니다.
실시예 1
학생들은 학교 게시판에 $30$g의 질량을 지닌 자석을 설치했습니다. 자석은 $6H$의 힘으로 보드에 눌려 있습니다. 마찰계수가 $0.3$인 경우 자석을 아래로 미끄러뜨리고 수직으로 올리려면 어떤 힘을 가해야 합니까?
주어진 값: $m=30$g, $N=6 H$, $\mu =0.3$.
찾기: $F_(1) $, $F_(2) $-?
해결책:
그림 1.
자석을 아래로 움직이려면 중력 $mg$와 추가로 가해지는 힘 $F_(1)$의 합이 마찰력 $F_(B@)$과 같거나 그 이상이어야 합니다.
$mg+F=F_(mp)$(1).
공식 (1)과 마찰력에 대한 일반 공식으로부터
자석을 아래로 미끄러뜨리는 데 필요한 힘을 찾습니다.
$F_(mp) =\mu N$($N$은 자석이 보드에 눌리는 힘):
$F_(1) =\mu N-mg=1.5H$.
상향 힘의 경우 방정식 (1)은 다음과 같은 형식을 취합니다.
$F_(2) =\mu N+mg=2.1 H$
답변:$F_(1) =1.5H$, $F_(2) =2.1H$.
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접촉하는 고체의 표면 사이.
마찰을 멈추십시오.테이블 위에 놓인 두꺼운 책을 손가락으로 움직여 보세요. 책은 책에 작용하는 힘이 특정 값에 도달할 때까지 제자리에 유지됩니다. 이 사실은 완전히 친숙하지만, 생각해 보면 상당히 이상하고 이해하기 어렵습니다.
결국 이것은 무엇을 의미합니까? 예를 들어 테이블 표면을 따라 책에 약간의 힘을 가하면 책은 그대로 유지됩니다. 결과적으로 책과 테이블 표면 사이에 힘이 발생하며, 이는 책에 작용하는 힘과 반대 방향이며 크기가 정확히 같습니다. 책을 더 세게 밀어도 여전히 제자리에 남아 있습니다. 이는 마찰력도 증가한다는 것을 의미합니다.
서로에 대해 정지해 있는 두 물체 사이에 작용하는 마찰력을 마찰력이라고 합니다. 정지마찰력.
몸체가 위치한 표면과 평행한 힘에 의해 몸체가 작용하고 몸체가 움직이지 않는 경우 이는 정지 마찰력이 몸체에 작용함을 의미합니다. F tr, 크기가 같고 힘의 반대 방향으로 향함( 그림 4.14). 결과적으로 정지 마찰력은 정지 마찰력에 작용하는 힘에 의해 결정됩니다.
즉, 물체의 가속도가 0일 때 마찰력은 마찰과 함께 다른 물체와의 접촉 표면에 평행하게 물체에 작용하는 힘과 크기가 같고 방향이 반대입니다. 이 표면에 평행하게 다른 힘이 작용하지 않으면 정지 마찰력은 0이 됩니다.
아직 미끄러짐이 발생하지 않은 마찰력의 가장 큰 값을 다음과 같이 부릅니다. 최대 정지 마찰력. 정지한 물체에 작용하는 힘이 최대 정지 마찰력을 조금이라도 초과하면 물체가 미끄러지기 시작합니다.
최대 정지 마찰력을 결정하기 위한 매우 간단하지만 정확하지는 않은 정량적 법칙이 있습니다. 블록에 가중치( 그림 4.15) 블록 자체와 동일한 무게. 이 경우 블록이 테이블 표면에 수직인 테이블에 작용하는 힘은 2배로 증가합니다. 그러나 뉴턴의 세 번째 법칙에 따르면 힘은 테이블 측면에서 블록에 작용하는 지지대의 정상적인 반작용 힘과 크기가 같고 방향이 반대입니다. 결과적으로 강도가 2배 증가합니다. 이제 최대 정지 마찰력을 다시 측정하면 힘이 증가한 만큼, 즉 2배 증가한 것을 알 수 있습니다.
블록에 다양한 무게를 싣고 매번 최대 정지 마찰력을 측정함으로써 우리는 다음을 확신할 수 있습니다. 정지 마찰력 계수의 최대값은 지지대의 수직 반력 계수에 비례합니다.
. 이 법칙은 프랑스 물리학자 쿨롱이 실험적으로 처음 확립했습니다.
최대 정지 마찰력 모듈을 다음과 같이 표시하면 F tr.max, 그러면 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
어디 µ
-정지마찰계수라고 불리는 비례계수. 마찰 계수는 마찰 표면의 특성을 나타내며 이러한 표면의 재질뿐만 아니라 가공 품질에 따라 달라집니다. 마찰 계수는 실험적으로 결정됩니다.
최대 정지 마찰력은 몸체 사이의 접촉 영역에 의존하지 않습니다.블록을 작은 면에 배치하면 F tr.max변경되지 않습니다.
정지 마찰력은 0에서 와 같은 최대값까지 다양합니다. 마찰력의 변화를 일으키는 원인은 무엇입니까?
여기서의 요점은 이것입니다. 물체에 특정 힘이 가해지면 물체는 약간(눈에는 감지할 수 없을 정도로) 이동하고, 이 변위는 표면의 미세한 거칠기가 서로 연결되어 서로에 대해 위치를 잡을 때까지 계속됩니다. 힘의 균형을 맞추는 힘의 출현으로 이어진다. 힘이 증가함에 따라 몸체는 다시 약간 움직여서 가장 작은 표면 불규칙성이 서로 다르게 달라붙고 마찰력이 증가합니다. 그리고 오직 언제 F tr.max표면 거칠기의 상대적 위치에 관계없이 마찰력은 힘의 균형을 맞출 수 없으며 미끄러짐이 시작됩니다.
걷거나 뛸 때, 발이 미끄러지지 않는 이상 발바닥은 정지마찰을 받게 됩니다. 자동차의 구동바퀴에도 동일한 힘이 작용합니다. 구동 바퀴에도 정지 마찰력이 작용하지만 이번에는 움직임을 제동하며 이 힘은 구동 바퀴에 작용하는 힘보다 훨씬 작습니다(그렇지 않으면 자동차가 움직일 수 없습니다).
고대에는 정지 마찰력이 다양한 값을 갖는 능력이 잘 이해되지 않았을 때 증기 기관차가 매끄러운 레일에서 달릴 수 있을지 의심했습니다. 그들은 구동 바퀴를 제동하는 마찰이 구동 바퀴에 작용하는 마찰력과 동일할 것이라고 생각했습니다. 구동 휠을 기어로 만들고 특수 기어 레일을 배치하는 것도 제안되었습니다.
슬라이딩 마찰.미끄러질 때 마찰력은 마찰 표면의 상태뿐 아니라 물체의 상대 속도에 따라 달라지며 속도에 대한 이러한 의존성은 매우 복잡합니다. 경험에 따르면 슬라이딩이 시작될 때 상대 속도가 여전히 낮을 때 마찰력은 최대 정지 마찰력보다 다소 작아지는 경우가 많습니다(항상은 아니지만). 그래야만 속도가 증가함에 따라 성장하고 초과하기 시작합니다. F tr.max.
상자와 같은 무거운 물체는 옮기기가 어렵지만 옮기면 쉬워진다는 것을 아마 눈치채셨을 것입니다. 이는 저속에서 미끄러짐이 발생할 때 마찰력이 감소하는 것으로 정확하게 설명됩니다.
물체의 상대 속도 계수에 대한 미끄럼 마찰력 계수의 의존성은 그림 4.16에 나와 있습니다.
너무 높지 않은 상대 이동 속도에서 미끄럼 마찰력은 최대 정지 마찰력과 거의 다르지 않습니다. 따라서 이는 대략 일정하고 최대 정지 마찰력과 동일한 것으로 간주될 수 있습니다.
미끄럼 마찰력의 중요한 특징은 접촉하는 물체의 상대 속도와 항상 반대 방향으로 향한다는 것입니다.
마찰 표면 사이에 윤활제(대개는 얇은 액체 층(보통 일부 미네랄 오일))를 사용하면 슬라이딩 마찰력을 여러 번 줄일 수 있습니다. 고체 표면에 인접한 액체 층 사이의 마찰은 건조한 표면 사이의 마찰보다 훨씬 적습니다. 자동차나 트랙터 엔진과 같은 현대 기계는 윤활 없이 작동할 수 없습니다. 모든 기계 설계에는 특수 윤활 시스템이 제공됩니다.
마찰력은 물체의 상대 속도에 따라 달라집니다. 이것이 거리에만 의존하는 중력 및 탄성력과의 주요 차이점입니다.
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, 물리학 10학년
수업 내용 수업 노트프레임 레슨 프리젠테이션 가속화 방법 인터랙티브 기술 지원 관행 과제 및 연습 자가 테스트 워크숍, 교육, 사례, 퀘스트 숙제 토론 질문 학생들의 수사적 질문 일러스트레이션 오디오, 비디오 클립 및 멀티미디어사진, 그림, 그래픽, 테이블, 다이어그램, 유머, 일화, 농담, 만화, 비유, 속담, 십자말 풀이, 인용문 부가기능 초록기사 호기심 많은 어린이를 위한 요령 교과서 기본 및 추가 용어 사전 기타 교과서와 수업 개선교과서의 오류를 정정하다교과서의 단편 업데이트, 수업의 혁신 요소, 오래된 지식을 새로운 지식으로 대체 선생님들만을 위한 완벽한 수업올해의 일정 계획, 방법론적 권장 사항, 토론 프로그램 통합수업이번 강의에 대한 수정사항이나 제안사항이 있으시면
주제에 대한 강의: "고체의 접촉면 사이의 마찰력"
수업 목표:
교육적인:
마찰력에 대한 학생들의 지식을 업데이트하고 심화시키기 위해: 건식 마찰력의 유형, 마찰력 발생의 본질을 연구합니다. 실험적 사실을 사용하여 확립:
정지마찰력의 크기는 무엇에 달려있나요?
정적, 슬라이딩, 롤링 마찰력의 계수를 비교합니다.
마찰력과 지지 반력 사이의 수학적 관계를 설정합니다.
마찰계수의 물리적 의미를 고려하고 해당 주제에 대한 정성적 및 계산 문제를 해결합니다.
발달 목표:
언어 발달, 사고 발달: 비교, 분석 수행, 참고 자료 사용, 유추 도출, 결론 도출 능력; 관찰 기술의 개발.
교육 목표:
규율, 근면, 정확성 (노트에 메모 유지), 행동 표준 준수, 동지의 실수에 대한 관용 태도, 수업에서 개인 및 그룹 작업의 추가 개발을 주입합니다.
수업 유형 : 학습 수업 및 기본 지식 통합.
다운로드:
슬라이드 캡션:
아직 미끄럼이 발생하지 않은 마찰력의 가장 큰 값을 최대 정지 마찰력이라고 합니다.
에프
tr.max
µ - 마찰 계수
마찰 표면을 모두 특성화합니다.
- 마찰 표면의 재료 및 처리 품질에 따라 다릅니다.
슬라이딩 마찰
미끄럼 마찰력은 한 물체가 다른 물체의 표면 위로 미끄러질 때 발생하는 마찰력입니다.
접촉체의 표면이 단단한 경우
, 저것:
에프
TR.품질
에프
tr
.
표면이 느슨해지면
티
영형:
에프
TR.품질
에프
tr
.
수업 주제: "
고체의 접촉면 사이의 마찰력."
수업 목표:
2. 건조 마찰력의 방향을 결정할 수 있습니다.
3.마찰력을 측정할 수 있다.
정지마찰
서로에 대해 움직이지 않는 두 물체 사이에 작용하는 마찰력을 정지 마찰력이라고 합니다.
에프
tr.p
.
정지 마찰력은 크기가 동일하며 다른 몸체와의 접촉 표면에 평행하게 몸체에 가해지는 힘의 반대 방향으로 향합니다.
에프
tr.p
.
Sh.O. 펜던트
(1736-1806) - 전기와 자기에 대한 연구와 마찰력에 대한 연구로 유명한 프랑스 과학자.
수업 목표:
1.정지마찰 개념의 정의를 안다.
미끄럼 마찰, 구름 마찰.
3.마찰력을 측정할 수 있다.
4. 마찰력 계산 공식을 얻습니다.
5. 마찰력에 대한 지식을 활용하여 정성적 및 계산적 문제를 해결합니다.
예
:
µ
레일 위의 철도 차량 바퀴의 경우 0.001
;
µ
=0.4(슬라이딩 마찰계수 강철-강철
)
경험에서 얻은 결론:
2. 최대 정지 마찰력은 몸체 사이의 접촉 면적에 의존하지 않습니다.
슬라이딩 마찰력:
- 신체의 접촉 영역에 의존하지 않습니다.
- 접촉체의 상대 속도와 반대 방향으로 향함
- 물체의 상대 속도에 따라 다름
숙제:
기초:
§37, 244호, 245호, 247호.(
림케비치
)
추가의:
№ 262, №268 (
림케비치
건식 마찰력
정지마찰
슬라이딩 마찰
롤링마찰
경험을 통한 결론
:
1. 정지 마찰력 계수의 최대값은 지지 반력 계수에 비례합니다.
에프
tr.
최대
품질
–
롤링마찰계수
다음에 따라 달라집니다.
-
접촉 표면이 만들어지는 재료에;
- 롤링 속도에 대해.
수업 목표:
1.정지마찰 개념의 정의를 안다.
티
미끄럼 마찰, 구름 마찰.
2. 건조 마찰력의 방향을 결정할 수 있습니다.
3.마찰력을 측정할 수 있다.
4. 마찰력 계산 공식을 얻습니다.
5. 마찰력에 대한 지식을 활용하여 정성적 및 계산적 문제를 해결합니다.
일부 재료 쌍의 마찰 계수.
1781년 S.O. 펜던트:
에프
TR.품질
지면 반력에 비례합니다.
- 접촉체의 상대 속도와 반대 방향으로 향합니다.
마찰을 줄이는 방법:
- 표면 거칠기를 줄입니다.
- 윤활제를 사용하십시오.
- 지지대에 가해지는 압력을 줄입니다.
정지 마찰력은 신체 움직임의 가속을 유발할 수 있습니다.
~에
작은
상대 속도
디
비전,
슬라이딩 마찰력
일정하다고 간주될 수 있으며
최대 힘과 동일
정지마찰.
에프
tr.
=
에프
tr.
최대
수업의 목적
:
건식 마찰력을 연구합니다.
정지마찰,
슬라이딩 마찰,
롤링 마찰.
정지 마찰력은 0에서 최대값으로 증가합니다.
마찰계수의 물리적 의미:
µ
= F
tr.
최대
/N
마찰계수는 수직 압력의 어느 부분이 마찰력인지를 나타냅니다.
롤링마찰
롤링 마찰은 한 몸체가 다른 몸체의 표면 위로 굴러갈 때 발생하는 마찰력입니다.
에프
TR.품질
.
마찰력을 높이는 방법:
-
표면 거칠기를 증가시킵니다.
- 지지대에 대한 압력을 증가시킵니다.