- TARCIE KINETYCZNE
Zacznijmy najpierw rozważania od siły tarcia kinetycznego. Wiadomo z życia codziennego jak i z doświadczenia, że im powierzchnie trące są bardziej chropowate, tym większe są siły tarcia.
Poza tym, zależą one od siły wzajemnego nacisku. Im powierzchnie trące są bardziej do siebie dociskane, tym większe są siły tarcia. W wielu przypadkach, ale nie zawsze, siła nacisku jest równa ciężarowi ciała.
Gdybyśmy natomiast ciągnęli dwa klocki jak na rys.
Wtedy okazuje się, że siła pokonująca siły tarcia jest taka sama, co świadczy o tym, że siły tarcia nie zależą od wielkości powierzchni trących.
Ostatecznie:
Siły tarcia nie zależą od wielkości powierzchni trących tylko od ich rodzaju i wzajemnego nacisku (wprost proporcjonalne).
Można to zapisać wzorem;
Tk=fk*N
Gdzie fk- współczynnik tarcia kinetycznego.
- TARCIE STATYCZNE
Trochę bardziej skomplikowana jest sytuacja z tarciem statycznym. Gdy na ciężką szafę podziałamy względnie małą siłą, to okazuje się, że jest ona w spoczynku.
Dlaczego tak jest?
Dlaczego nie rusza z miejsca?
Każdy odpowiada, że przeszkadza temu siła tarcia.
Jaka ona jest w stosunku do działającej siły zewnętrznej?
Wiele osób sugeruje, że jest ona większa od siły jaką my działamy i dlatego szafa nie rusza.
Takie tłumaczenie jest jednak sprzeczne z 1-szą zasadą dynamiki ( aby ciało pozostawało w spoczynku działające siły powinny się równoważyć).
Takie tłumaczenie jest jednak sprzeczne z 1-szą zasadą dynamiki ( aby ciało pozostawało w spoczynku działające siły powinny się równoważyć).
Poza tym, gdyby tak było to, z drugiej zasady dynamiki wynikałoby, że na ciało działałaby wtedy wypadkowa siła skierowana przeciwnie do siły zewnętrznej i szafa ruszyłaby na osobę pchającą.
( W przypadku szafy nie byłoby to takie groźne, ale wyobrażam sobie, co by było gdybym chciał pchnąć walec drogowy?)
( W przypadku szafy nie byłoby to takie groźne, ale wyobrażam sobie, co by było gdybym chciał pchnąć walec drogowy?)
Ostatecznie z tego wynika, że siła tarcia statycznego musi być dokładnie równa sile zewnętrznej. Gdy siła zewnętrzna rośnie, to siła tarcia statycznego także rośnie, co ilustruje nam zamieszczony poniżej rysunek.
Proces zachodzi aż do osiągnięcia przez siłę tarcia pewnej maksymalnej wartości. Gdy siła zewnętrzna będzie od niej większa, ciało ruszy z miejsca.
Ta maksymalna siła tarcia statycznego może być obliczona ze wzoru :
Tsmax=fs*N
Gdzie fs- współczynnik tarcia statycznego
Maksymalna siła tarcia statycznego jest o kilka procent większa od siły tarcia kinetycznego, o czym możemy przekonać się choćby podczas próby ruszenia sanek z miejsca.
Na początku musimy działać dużą siłą, aby je ruszyć, a później jest dużo łatwiej.
Stąd:
Tsmax>Tk
Więc fs>fk
Zależność siły tarcia od siły zewnętrznej można zilustrować wykresem:
