Природничі науки. 5 клас. Рудич

§ 29. Тертя. Види тертя. Сила тертя

Поміркуйте

• Іноді буває потрібно перемістити меблі. Зрушити важку шафу з книгами дуже важко. А якщо всі книги вийняти із шафи, її зрушити значно легше. Як ви вважаєте, чому?

Пригадайте

• Які контактні та безконтактні сили ви знаєте?

Знайомимося з тертям

На слизькому льоду важко втриматися на ногах. На сухому асфальті рухатися значно легше. А ось коли ми падаємо на асфальт, то збиваємо коліна та лікті. Усе це пов’язане одним і тим самим явищем. Це явище — тертя. Воно виникає, коли намагаються рухати або рухають тіло поверхнею іншого тіла. Сили, що виникають під час тертя, отримали назву сили тертя. Оскільки сили тертя виникають у місці контакту тіл, то ці сили належать до контактних сил.

Саме ці сили дозволяють нам легко рухатися тротуаром (мал. 29.1). Майже повна відсутність сил тертя робить рух слизьким льодом не лише незручним, а ще й небезпечним — пригадайте, скільки людей узимку травмується через ожеледицю (мал. 29.2).

Мал. 29.1. Рухатися сухим тротуаром у зручному взутті дуже комфортно

Мал. 29.2. Для того, щоб безпечно рухатися вкритою льодом дорогою, потрібне спеціальне взуття із шипами

Саме сили тертя не дозволяють зрушити з місця важкий вантаж або потрібні значні зусилля для того, щоб його перемістити (мал. 29.3).

Мал. 29.3. Зрушити з місця вантаж буває дуже важко навіть удвох

Про тертя спокою

Коли ми відштовхуємося взуттям від дороги або коли вантаж утримується тертям нерухомо на похилій площині (мал. 29.4), ми стикаємося із тертям спокою й, відповідно, із силою тертя спокою.

Мал. 29.4. Якби не сила тертя спокою, то важкий ящик зісковзнув би вниз

Сила тертя спокою виникає, коли одне тіло намагаються зрушити поверхнею іншого тіла.

Сила тертя спокою спрямована вздовж поверхні тіл, які контактують, та в бік, протилежний до сили, що намагається зрушити одне тіло поверхнею іншого, й дорівнює їй (мал. 29.5).

Мал. 29.5. Сила тертя спокою й зовнішня сила: вони дорівнюють одна одній і спрямовані протилежно

Тертя спокою відіграє важливе значення у природі та в нашому житті. Якби не було тертя спокою, то за найменшого нахилу поверхні все сковзало б униз, розв’язалися б усі вузли, тканини розпались би на окремі волокна, сніг та лід не утримувалися би на схилах гір, камені з гірських вершин скотися б униз до підніжжя, зникли би піщані бархани. І головне — ми б із вами не зрушили з місця, оскільки саме сила тертя спокою надає людям, тваринам, наземним транспортним засобам можливість зрушити з місця (мал. 29.6).

Мал. 29.6. Поверхню автомобільних шин роблять такою, щоб вона якнайсильніше «чіплялася» за поверхню дороги. Зітертий протектор шини може створити небезпеку під час руху. Сучасні шини оснащують спеціальними «маячками» — кольоровими стрічками всередині протектора, які стають видимими в разі граничного зносу шин

Про тертя ковзання

Коли зовнішня сила, що діє на тіло, зростає до певної межі, сила тертя спокою досягає свого максимального значення, й тіло зрушує з місця — починає ковзати поверхнею іншого тіла (мал. 29.7). Тепер між контактуючими поверхнями діє сила тертя ковзання.

Мал. 29.7. Коли санки ковзають по снігу, то між полоззями і снігом діє сила тертя ковзання

Сила тертя ковзання завжди спрямована в бік, протилежний напрямку руху тіла (мал. 29.8).

Мал. 29.8. Напрямки руху тіла й сили тертя ковзання завжди протилежні

Оскільки напрямки руху тіла й сили тертя ковзання протилежні, тертя заважає руху: після того як дія сили, що рухає тіло, припиняється, тіло через певний час обов’язково зупиниться.

Сила тертя ковзання залежить від того, як сильно тіло, що ковзає, тисне на поверхню, якою рухається. Чим більша ця сила, тим більшою буде сила тертя ковзання (мал. 29.9).

Мал. 29.9. Сила тертя ковзання помітно зростає після того, як на брусок поклали вантаж

Також сила тертя ковзання залежить від того, якою поверхнею ковзає тіло: гладенькою чи шорсткою (мал. 29.10).

Мал. 29.10. Рухати тіло гладенькою поверхнею дерев’яної дошки набагато легше, ніж по піску

Для зменшення тертя ковзання можна використати спеціальні рідини — мастила (мал. 29.11).

Мал. 29.11. Мастилом змащують поверхні деталей машин та механізмів для зменшення сили тертя

Дізнатися, як людина використовує силу тертя ковзання ви можете, скориставшись інформацією під QR-кодом на початку параграфа.

Домашній експеримент

Візьміть шматок твердого сиру і спробуйте розрізати його: спочатку ножем, а потім міцною тонкою ниткою. У якому випадку це легше робити? Як ви вважаєте, чому?

Ключова ідея

Дія сил тертя спостерігається, коли намагаються рухати або рухають тіло поверхнею іншого тіла. Існують сили тертя спокою, тертя ковзання та тертя кочення.

Сила тертя спокою спрямована вздовж поверхні тіл, що контактують, або спрямована в бік, протилежний силі, яка намагається зрушити одне тіло поверхнею іншого, й дорівнює їй.

Сила тертя ковзання спрямована в бік, протилежний напрямку руху тіла. Вона залежить від того, як сильно тіло, що ковзає, давить на поверхню, і від того, якою саме поверхнею ковзає тіло. Змащування поверхонь мастилом зменшує тертя ковзання.

Запитання для повторення й засвоєння

• 1. Що таке тертя?
• 2. До якого типу сил належать сили тертя?
• 3. Що таке сила тертя спокою? Які її властивості?
• 4. Що таке сила тертя ковзання? Куди вона спрямована?
• 5. Від чого залежить сила тертя ковзання?
• 6. Для чого використовують мастило?
• 7*. Коли пересувають підлогою важкі меблі, під ніжки часто просувають цупку тканину. Тоді штовхати меблі набагато легше. Поясніть, навіщо так роблять.