Сила трения

Содержание и основные понятия

← Вернуться к оглавлению
Alterna · физика · 2.4
Сила трения
Трение скольжения, покоя, трение в природе и технике
Трение — невидимый враг и невидимый друг. Без него мы не могли бы ходить, но оно же тормозит машины и изнашивает детали. Как управлять этой силой?
ФГОС · 7 класс
ФОП · базовый
01
Сила трения
Почему движущееся тело останавливается?
Сила трения
Сила трения
— это сила, возникающая при соприкосновении поверхностей тел и направленная вдоль поверхностей
противоположно
движению.
Причина: микроскопические неровности поверхностей цепляются друг за друга.
F
тр
= μ · N
где μ — коэффициент трения, N — сила реакции опоры (для горизонтальной поверхности N = mg).
Виды трения
Трение покоя
— сила, препятствующая началу движения
Трение скольжения
— при движении одного тела по поверхности другого
Трение качения
— при качении (колесо по дороге), обычно меньше трения скольжения
⛷
Сила трения — поверхность
IV-019 · выбор поверхности + угол наклона
Поверхность:
Угол:
20
°
Масса m:
5
кг
02
Трение покоя
Почему стол не двигается, когда мы давим слабо?
Трение покоя
Трение покоя
— сила, возникающая при попытке сдвинуть тело, но тело ещё покоится. Она равна приложенной силе (пока та не превышает максимальное трение покоя).
Трение покоя ≤ трение скольжения. Это трение позволяет нам ходить, машинам — двигаться.
Полезное трение
Без трения покоя мы не могли бы ходить — ноги скользили бы. Шины автомобилей держатся за дорогу именно благодаря трению покоя. Шерховатость шин увеличивает трение.
03
Трение в природе и технике
Когда трение — друг, а когда — враг.
Как уменьшить трение
Смазка (масло, grease) — заполняет неровности
Шариковые и роликовые подшипники — заменяют трение скольжения трением качения
Полировка поверхностей
Воздушная подушка (хитркоработанные суда)
Как увеличить трение
Шерховатые шины, обувь на зиму
Тормозные колодки — фрикционный материал
Наждачная бумага — для шлифовки
Это любопытно
Подшипники уменьшают трение в 20–30 раз. Первый шариковый подшипник был запатентован в 1869 году. Без подшипников колёса машин изнашивались бы за недели.
Ц
Что нужно понимать
Результат 1
Объяснять физический смысл темы «Сила трения» через модель, а не только через формулу.
Результат 2
Различать и корректно использовать термины: трение, трение покоя, трение скольжения.
Результат 3
Указывать условия применимости закона, проверять единицы и предельные случаи.
Т
Термины темы
Определение должно указывать физический смысл, а не заменяться бытовым синонимом.
трение
Взаимодействие соприкасающихся тел, препятствующее их относительному движению или его возникновению.
трение покоя
Сила трения без скольжения, подстраивающаяся до предельного значения и препятствующая началу движения.
трение скольжения
Сила, препятствующая относительному скольжению соприкасающихся поверхностей.
коэффициент трения
Безразмерный коэффициент модели сухого трения, связывающий силу трения скольжения с нормальной реакцией.
реакция опоры
Сила упругости, с которой опора действует на соприкасающееся с ней тело.
Ф
Происхождение и вывод формул
Фундаментальный закон нельзя «доказать» алгеброй: для каждой записи указано, является ли она определением, экспериментальным законом или следствием модели.
F
тр
=
μ
N
F_{\text{тр}}=\mu N
F
тр
​
=
μ
N
эмпирический закон
Трение скольжения.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
F
тр
∼
N
F_{\text{тр}}\sim N
F
тр
​
∼
N
Опыты для сухих поверхностей устанавливают приблизительную пропорциональность силы трения скольжения нормальной реакции.
μ
=
F
тр
N
\mu=\frac{F_{\text{тр}}}{N}
μ
=
N
F
тр
​
​
Безразмерный коэффициент трения μ определяют экспериментально для данной пары поверхностей.
F
тр
=
μ
N
F_{\text{тр}}=\mu N
F
тр
​
=
μ
N
Закон записывает модули сил; сила трения направлена против относительного скольжения.
Условия:
Сухое трение скольжения твёрдых поверхностей в обычном диапазоне нагрузок и скоростей; не применяется к трению покоя как равенство и к вязкому сопротивлению.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
!
Границы модели и типичные ошибки
Ошибка: забыть условие модели
Нельзя переносить формулу на любую ситуацию только из-за совпадения букв. Ключевое условие этой темы: Трение покоя — сила, препятствующая началу движения
Как проверить рассуждение
Трение скольжения — при движении одного тела по поверхности другого Затем проверьте единицы, направление векторов и поведение результата при нулевом или очень большом параметре.
Σ
Вывод по теме
Сила трения
Трение — невидимый враг и невидимый друг. Без него мы не могли бы ходить, но оно же тормозит машины и изнашивает детали. Как управлять этой силой?
Трение покоя — сила, препятствующая началу движения
Трение скольжения — при движении одного тела по поверхности другого
Любой численный результат сопровождается единицей, знаком и объяснением его физического смысла.
Содержание сверено с ФРП по физике ООО/СОО 2025 года и тематикой действующих линий ФПУ: И. М. Пёрышкин и соавторы (7–9), Г. Я. Мякишев и соавторы (10–11); углубления — с линиями «Инженеры будущего» и В. А. Касьянова. Формулировки оригинальные, тексты учебников не воспроизводятся.