Tarcie

Gdy dwa ciała pozostają ze sobą w kontakcie, to przy ich przesuwaniu po sobie pojawia się pewna siła oporu, nazywana siłą tarcia.

To właśnie siła tarcia jest przyczyną spowalniania wszelkiego ruchu po podłożu. Wydaje się więc, że jest to niepożądana siła. Jednak bez siły tarcia wprawienie czegokolwiek w ruch byłoby bardzo trudne. Dzięki sile tarcia samochód może ruszyć, a my chodzić (już na lodzie nie jest to takie łatwe).

Tarcie wynika z faktu, że stykające się ze sobą powierzchnie nie są idealnie gładkie. Siły tarcia działają na dwa stykające się ciała.

Poniższa animacja ilustruje przyczynę powstawania tarcia.

Tarcie statyczne

W przypadku gdy dwa ciała nie poruszają się względem siebie, to działającą siłę tarcia nazywamy tarciem statycznym.

Wartość tarcia statycznego jest równa sile, jaką przykładamy do danego ciała (równolegle do powierzchni styku tych ciał) do momentu osiągnięcia wartości maksymalnej tej siły, przy której ciało zaczyna już ruch. Wartość maksymalna tej siły wynosi:

${\vec{T}}_{max}={\mu}_0{\vec{F}}_N$

gdzie:

µ₀ - współczynnik tarcia statycznego, zależny od rodzaju stykających się ze sobą powierzchni (nie zależy od wielkości powierzchni stykających się ciał),
F_N - siła nacisku.

Dopóki działająca siła jest równoważona przez siłę tarcia statycznego, ciało pozostaje w spoczynku.

Tarcie kinetyczne

W przypadku gdy dwa ciała poruszają się względem siebie, to działającą siłę tarcia nazywamy tarciem kinetycznym.

Wartość tarcia kinetycznego zależy od siły nacisku, co ciekawe nie zależy od siły, jaka działa równolegle do powierzchni styku na dane ciało.

${\vec{T}}_{k}=\mu{\vec{F}}_N$

gdzie:

µ - współczynnik tarcia kinetycznego, zależny od rodzaju stykających się ze sobą powierzchni, a także w niewielkim stopniu od prędkości poruszającego się ciała (nie zależy od wielkości powierzchni stykających się ciał). Najczęściej jednak przyjmuje się, że współczynnik ten nie zależny od prędkości,
F_N - siła nacisku.

Między współczynnikami tarcia statycznego i kinetycznego zachodzi zależność:

$\mu<{\mu}_0$

Współczynnik tarcia statycznego jest na ogół do 20% większy od współczynnika tarcia kinetycznego.

Tarcie toczne

W przypadku gdy jedno ciało toczy się po drugim bez poślizgu, to działającą siłę tarcia nazywamy tarciem tocznym.

Oto wzór na tarcie toczne:

${\vec{T}}_{t}=\nu \frac{{\vec{F}}_N}{r}$

gdzie:

ν - współczynnik tarcia tocznego, zależny od rodzaju stykających się ze sobą powierzchni,
F_N - siła nacisku,
r - promień krzywizny toczącego się ciała.

Inne zagadnienia z tej lekcji

Siła bezwładności

Zasady dynamiki w nieinercjalnych układach odniesienia. Siła bezwładności. Siła bezwładności jest to to pozorna siła związana z dodatkowym przyspieszeniem, jakie występuje przy badaniu ruchu w nieinercjalnym układzie odniesienia.

Siła Coriolisa

Siła Coriolisa to siła bezwładności, która działa na ciało poruszające się ruchem postępowym w obracającym się układzie odniesienia. Jest to więc siła pozorna, której działanie zależy od tego, w jakim układzie odniesienia się znajdujemy.

Ciężar

Co to jest ciężar? Ciężar (siła ciężkości) jest to siła zależna od masy, działająca na spoczywające w układzie Ziemi ciała, znajdujące się przy jej powierzchni. Ponieważ wartość przyspieszenia ziemskiego jest w przybliżeniu stała, przyjmuje się, że ciężar ciała zależy tylko od masy ciała.