Фізика. 7 клас. Максимович

§ 20. Тертя. Сили тертя. Тертя у природі та техніці

Народна мудрість каже: «Коса любить брусок і сала кусок», «Не підмажеш — не поїдеш», «Пішло діло як по маслу», «Стоїть на слизькій дорозі», «Зникло б у ниток тертя, пропали б одяг і взуття». А що про це «скаже» фізика?

Дізнаймося про...

силу тертя;
причини виникнення тертя;
види тертя;
тертя у повсякденному житті.

1. Таємнича сила

Ми вже знаємо про існування сили тяжіння, сили пружності та ваги тіла. У цьому параграфі ми ознайомимося ще з однією силою. Це таємнича сила. Чому таємнича? Тому що дуже корисна та шкідлива одночасно. Чому й коли вона виникає, де ми з нею стикаємося? Почнемо з кінця — стикаємося завжди, коли сидимо на стільці, пишемо в зошиті, тримаємо ручку в руках, зав’язуємо шнурівки у кросівках, ходимо, займаємося спортом, танцями чи навіть прибираємо (мал. 20.1). Все це є проявами сили тертя.

Мал. 20.1. Приклади прояву тертя

2. Причини виникнення тертя

Сила тертя виникає між поверхнями взаємодіючих тіл. Якщо подивитися під мікроскопом на поверхні тіл, то навіть дуже гладке тіло має нерівності. Вони і є однією з причин виникнення тертя (мал. 20.2). Чим більші нерівності поверхонь, тим більша сила тертя. Якщо ж поверхні взаємодіючих тіл ідеально відшліфувати, тоді причиною тертя будуть сили взаємодії між молекулами (мал. 20.3).

Мал. 20.2. Нерівності дотичних поверхонь

Мал. 20.3. Міжмолекулярна взаємодія

3. Тертя та його види

Однією з традицій українських родин є генеральне прибирання перед великими святами, у якому бере участь кожен член сім’ї в міру своєї можливості. Під час прибирання відсувають усі меблі, витирають пил, усе миють і вичищають. Можливо, ви звернули увагу, що пересунути крісло, стіл значно легше, ніж шафу з одягом.

Коли ви намагаєтеся зрушити з місця важкий предмет і це вам не вдається, то у цей момент сила тертя спокою протидіє ймовірному рухові (мал. 20.4). Тільки-но ваш предмет почне рух, виникає сила тертя ковзання між ним та поверхнею. Ця сила є меншою від сили тертя спокою та має напрям, протилежний до руху тіла (мал. 20.5).

Мал. 20.4. Сила тертя спокою

Мал. 20.5. Сила тертя ковзання

Сила тертя залежить не лише від стану поверхонь, що стикаються, а й від ваги тіла. Чим більша вага тіла, тим більша сила тертя.

Сила тертя — це сила, що виникає під час руху одного тіла по поверхні іншого або при спробі зрушити його з місця.

Сила тертя спокою — це сила, яка виникає при спробі зрушити нерухоме тіло з місця і перешкоджає початку руху.

Сила тертя ковзання — сила, що виникає під час ковзання одного тіла по поверхні іншого.

Якщо б ви поставили будь-який предмет на ролики, то вам було б набагато легше його пересувати. У цьому разі виникає сила тертя кочення, яка є значно меншою за силу тертя ковзання.

Інколи буває так, що двері у квартирі починають «скрипіти». Щоб усунути неприємний звук, змащують завіси дверей спеціальним мастилом. Це роблять тому, що сила рідкого тертя значно менша від сили сухого тертя.

Поміркуйте і дайте відповідь

1. Чому деякі рослини можуть «витися», а інші — ні?

2. Чому цвяхи, вбиті у стіну, тримаються?

3. Чому рибалці, який впіймав рибу, так важко її втримати в руках?

4. Тертя у природі й техніці

Італійський дослідник, винахідник, художник, архітектор, інженер Леонардо да Вінчі ще в далекому 1500 році зацікавився силою тертя, намагався зрозуміти, від чого вона залежить і що собою являє. У XX ст. подальші дослідження в цій галузі принесли так багато нової інформації, що з’явилася наука — трибологія, яка досліджує процеси тертя, зношування та змащування.

Про те, що тертя дуже корисне для нас, ми вже знаємо. Але...

Ви замислювалися, чому ваше взуття зношується? Чому автомобільні покришки потрібно час від часу міняти? Чому псуються деталі механізмів під час тривалої взаємодії? Внаслідок тертя тіла руйнуються. Що ж робити? Потрібно зменшувати тертя. За можливості заміняють тертя ковзання на тертя кочення. Для цього придумали пристрої, які називають підшипниками (мал. 20.6). В інших випадках між дотичними поверхнями тіл вносять мастило.

Мал. 20.6. Підшипники: а) кульковий, б) роликовий

Але у житті не все так однозначно. Інколи потрібно збільшити тертя. Наприклад, поверхню автомобільних чи тракторних шин роблять з протекторами (ребристими виступами) для кращого зчеплення з дорогою. Залежно від пори року використовують різні типи шин: літні та зимові (мал. 20.7). Під час ожеледиці посипають дорогу піском, щоб пішоходи не падали. Інколи колеса автомобілів «взувають» у ланцюги.

Мал. 20.7. Шини автомобіля: а) літня, б) зимова

Якщо йдеться про рідини та гази, то силу тертя називають силою опору. Вона значною мірою залежить від форми тіла. Форми тіл деяких морських жителів (дельфіна, тунця тощо) «підказали» конструкторам ідеї для вдосконалення моделей морських, повітряних суден та інших транспортних засобів. Тому літакам, ракетам, кораблям, підводним човнам, автомобілям надають обтічної форми (мал. 20.8).

Мал. 20.8. Обтічна форма тіл

Запам’ятайте

Сила тертя — це сила, що виникає під час руху одного тіла по поверхні іншого або за спроби зрушити його з місця.

Сила тертя спокою — це сила, яка виникає за спроби зрушити нерухоме тіло з місця і перешкоджає початку руху.

Сила тертя ковзання — сила, що виникає під час ковзання одного тіла по поверхні іншого.

Перевірте себе

1. Поясніть прислів’я, наведені на початку параграфа.

2. Чому метеорит, який влітає в земну атмосферу, сильно нагрівається і навіть обвуглюється?

3. Навіщо воротар футбольної команди під час гри користується спеціальними рукавицями, особливо в дощову погоду?

4. Навіщо деякі майстри, перед тим як угвинчувати шуруп у скріплювальні деталі, змащують його милом?

5. Чому на губках лещат чи плоскогубців роблять насічку?

6. Чому бігуни та альпіністи використовують взуття із шипами?

7. Чому космічним станціям не потрібно надавати обтічної форми?

Словник фізичних термінів (для пошуку інформації в англомовних джерелах)

Сила тертя	Frictional force
Сила тертя спокою	Static friction
Сила тертя ковзання	Kinetic friction
Сила опору	Drag force (fluid resistance)

Зміст