Трение представляет собой серьезную проблему, если говорить о работе машин и механизмов. Подсчитано, что не менее пяти процентов всей работы, которая совершается рукотворными приспособлениями, идет на преодоление силы трения и производимых ею разрушительных последствий. Вредная сила ведет к потерям энергии и преждевременному износу деталей машин.
Для устранения трения в отдельных узлах и агрегатах технических систем широко применяются различные виды смазок, а также специальные промежуточные приспособления, например, подшипники. Каждый, кому приходилось кататься на лыжах, знает, подобранная и грамотно нанесенная на скользящую поверхность смазка способна значительно увеличить скорость движения по снегу.
Активно сражаясь с силой трения, специалисты все же не забывают, что не всегда это физическое явление приносит вред. Движение наземных транспортных средств, к примеру, становится возможным только потому, что между колесами и дорогой существует трение. Если предположить, что эта сила вдруг , движущиеся машины не смогут остановиться, а те, что стоят на месте, будут не в состоянии сдвинуться ни на миллиметр.
Проблемы возникнут также у тех, кто любит шить. Отсутствие силы трения немедленно привело бы к самостоятельному развязыванию узлов и распадению тканей на отдельные нити. Без трения стало бы невозможно завязать узел на нитке или веревке. Многие полезные приспособления перестали бы функционировать, распавшись на части, которые не в состоянии удерживаться друг возле друга.
Техника, где столь много внимания уделяется борьбе с вредоносным трением, также пришла бы в плачевное состояние. В большинстве технических приспособлений широко применяются разного рода крепежные элементы на резьбовой основе: шурупы, винты, болты и гайки. Они удерживаются в материале и соединяются между собой исключительно за счет силы трения. Без нее навернуть на болт и зафиксировать ее в нужном положении будет невозможно.
Изменения коснулись бы практически всех физических объектов. Ни одно материальное тело, будь то мелкий камешек или массивная стальная колонна, без трения не смогло бы удержаться на поверхности планеты. Все предметы начали бы беспорядочным образом перемещаться по поверхности, пока не очутились бы на одном уровне. Без силы трения Земля быстро превратилась бы в идеально ровный шар, напоминающий каплю жидкости, которая располагается
Творчество учащихся.
Сборник сочинений учащихся 7-Б класса
«Если бы не было силы трения.»
Эстетика печатной полосы и современное состояние газетного дизайна
... а обогащают его, не слишком затрудняя выпуск издания. Конструируя газетные полосы, ответственные секретари выбирают определенную ... в себя элементы симметрии. Американский исследователь печатного дизайна Альберт Саттон, называя симметричное и асимметричное равновесие ... что такие геометрические построения неизменно ведут к широкому применению золотого сечения, найденного эмпирически и закрепленного ...
Я думаю, если бы не было силы трения, наш мир был бы совершенно другим.
Во-первых, неизбежно изменились бы и все природные процессы: формирование ландшафта, климата, материков и океанов. Возможно, и весь животный и растительный мир был бы совершенно другим. Человеческий организм сильно бы отличался от нашего. Скорее всего, мы имели бы совершенно другое строение скелета, внутренних органов и кожных покровов. У человека были бы другие приспособления для передвижения по скользкой Земле. Мы могли бы оттолкнуться от подъезда дома и скользить до самой школы, не останавливаясь. Вот только как бы мы остановились? Возможно, нас выручали бы присоски. Иначе выглядело бы все: наши города — жилища и все постройки в городе, транспорт — машины и механизмы, топливо, дороги, одежда. Навряд ли мы смогли бы в этих существах узнать самих себя.
Во-вторых, в природе не может быть пробелов. Я думаю, если бы не было силы трения, её бы заменила другая сила, и человечество приспособилось бы жить на планете без силы трения.
Обыкновенный день. Люди после сна начинают свой обыкновенный образ жизни. Кто собирается на работу, кто в школу, кто останется дома и будет смотреть телевизор. Но вдруг, по непонятной причине, на Земле исчезла сила трения. Люди перестали нормально передвигаться. На перекрестках образовались страшные аварии, потому что машины не смогли затормозить. Теперь на Земле невозможно ходить, ездить на машинах, кататься на велосипедах, и даже летать самолетами. А на санках, роликах или коньках теперь вообще невозможно ездить. Если как-то и удастся поехать, то навряд ли будет так просто остановиться.
Еще страшно то, что в любую минуту на нашу Землю может лететь метеорит. Ведь если будет сила трения, то метеорит будет тормозиться, и постепенно сгорать в атмосфере, а удар по Земле будет в несколько раз слабее.
Может быть, на Землю и не полетит никакой метеорит. Все обойдется. Тогда на Землю будет падать так называемый космический мусор: остатки от спутников, или ракет, которые недавно взлетели, а если была бы сила трения, то мусора сгорела бы в атмосфере.
В общем, если на Земле не было бы силы трения, то человечество не шагнуло бы так далеко вперед. А если сила трения исчезнет сейчас, то навряд ли кому-то удастся по-прежнему так хорошо жить, или вообще существовать на нашей планете Земля.
Если бы на Земле не было силы трения, то мы бы не ходили, а безостановочно скользили, как на катке.
Не было бы одежды, ведь крючки и петли вязаных вещей держаться за счёт силы трения, да даже если бы и была, то на теле не держалась. Нельзя было бы пользоваться транспортом: машинами, автобусами, велосипедами — колёса просто вертелись бы на месте. Гвозди не держались бы в стенах и шкафах, соответственно, не было бы домов. И вообще, мне кажется, что наша планета не существовала бы.
Как же нам всем надоела эта сила трения! Из-за нее нам постоянно приходится покупать новую обувь, новые колеса, бесконечное количество запчастей на автомобиль. Да и просто мешает постоянно, куда ни посмотри. Как было бы хорошо, если бы она совсем исчезла! А если подумать, на самом ли деле стало бы лучше? Представим такую картину.
Выходим мы утром из нашей пока еще обычной квартиры на улицу, где нет трения, и что видим? Первым делом мы хорошо приложимся затылком о землю, потому что трения между подошвой ботинок и землей больше нет. Идеальный гололед, чего ж еще мы ожидали? После падения мы начнем все быстрее скользить по направлению наклона улицы, если только не попадем в «карман» из каких-нибудь конструкций, откуда просто нет возможности скатиться. Кроме нас, по улице будет катиться все, что прочно не закреплено, то есть не вкопано в землю. Это все люди, животные, мусорные баки и сам мусор, автомобили… Представляете, какая свалка будет в том месте, где это все найдет наконец-то препятствие? Мало того, это будет трагедия, ведь людей будет просто убивать налетающими на них большими предметами, а встать и убежать они будут просто не в состоянии.
Сила и слабость человека в западноевропейской средневековой литературе
... что все плохие поступки совершаются слабыми людьми. Они совершают заговоры или плетут интриги только из необходимости хоть как-то восполнить собственную недостаточность. Люди, сильные по-настоящему, всегда великодушны ... человеке при принятии решений, при совершении поступков. Исход такой борьбы зависит от тех моральных и нравственных качеств, которые заложены в нас с детства, от силы нашего духа, ...
Допустим, докатились мы до прочно стоящего автомобиля, прижатого к стене, забрались туда. Поехали… Не тут-то было! Даже если отбросить тот факт, что сцепление автомобиля работает на силе трения, чтобы передавать крутящий момент на ведущий мост, мы все — равно не сможем ехать. Колеса будут крутиться, а автомобиль будет стоять на месте в силу своей инерции. Так что тут-то мы и застрянем.
Что еще может произойти без силы трения? Например, все узлы развяжутся, а применяют их не только на шнурках, но и в некоторых вполне серьезных конструкциях. Шуруп или болт, закрученный вверх, под действием своего или прикрепленного к нему веса самостоятельно вывернется. Можно представить, сколько всего обрушится на землю — может быть, даже наш автомобиль, на котором мы собирались ехать, или соседний дом. С гор скатятся все камни и сойдут все лавины. Вследствие вращения Земли непонятно, как поведут себя моря и океаны — может они просто размажутся равномерно по всей поверхности планеты? А может быть, мы бы до сих пор жили в пещерах, ведь огонь получается с помощью трения?
Всего этого не происходит благодаря силе трения. Да, человек борется с нею всеми способами, но только там, где она не нужна. Бывают случаи, когда мы сами ее увеличиваем. Простейший пример -увеличенные протекторы на ботинках или шипованная резина на автомобиле.
Однако всего этого не произойдет все-таки по одной простой причине — любые поверхности не идеальны. Любая имеет впадины и выемки, в основном довольно крупные. Поэтому даже при полном исчезновении силы трения, эти неровности частично ее заменят. Они сыграют роль «крючков», для преодоления сопротивления которых потребуется приложить некоторую силу. Эта сила сопоставима с силой трения. Поэтому мы все-таки имеем шанс не скатиться вниз по улице, если только не надели идеально гладкую одежду.
Конечно, хорошо бы избавиться от силы трения, но только частично, в нужных местах. Совсем не обязательно бросаться в крайности и убирать что-то совсем. К чему это может привести, мы уже видели.
Исчезла сила трения, и мир превратился в огромный каток, остановиться было бы невозможно, люди были бы в вечном непрекращающемся и очень быстром движении, а также все предметы, сделанные человеком, распались на простые составляющие. Допустим, гвоздь можно было бы достать пальцами, вечно летал бы самолет. Исчезло бы всё: музыка, искусство, наука и даже города. Поэтому мы можем радоваться, что сила трения все же существует и мы можем всем этим пользоваться.
Андреевский, Сергей Аркадьевич
... облик разбираемого писателя. И Андреевскому часто удается такая задача, когда идет о писателе, в ... изящный оратор, Андреевский всегда давал тонкие психологические портреты своих клиентов и старался ... Андреевскому письмо, полное утешения и дружеской поддержки: Милый Сергей Аркадьевич, не унывайте и ... облике, сердцу понятные, Душу воздвигните силой целебною, Двигайтесь, образы, цепью волшебною! ...
Если бы не было силы трения,, Не остановились бы мы, Ни на мгновение., Вечно летал бы самолет., А вдруг он куда пропадет?, На светофоре красный свет, Сейчас загорится. Если бы не было силы трения,, Пора тормозить. А не тормозится!, Не избежали бы мы столкновения., Сила трения важна!, Сила трения нужна!, Если будет сила трения -, Избежим мы разрушения., Если б не было силы трения —
Вся Земля тогда бы,
Без сомнения,, Стала бы ледяным катком,, И вместе с ней, Все дома плясали бы весь день.
В далёком волшебном королевстве жили физические законы и их подданные — физические термины. Правила этой страной королева Фюзис, а главным её помощником был Квадратный Корень. Простые жители этого королевства назывались простыми, легко запоминающими именами: Санти, Тяга, Плотность и другие. Как-то раз жительница страны Сила Трения, заметив, что её стали забывать, решила прослыть великой. Она пустила слух, что спасла котёнка от свирепого дракона, но не привлекла этим ничьего внимания. Тогда эта особа стала рассказывать, что если бы её не стало, всем пришлось бы очень-очень туго. Жители тут же заинтересовались, и слух дошёл до королевы:- Немедленно доставьте её ко мне! И через час Сила Трения была доставлена в замок.
И как ты посмела говорить, что без тебя всем будет плохо? Королева велела сослать Силу Трения подальше от королевства. На следующее утро у всех жителей из рук стали выскальзывать предметы, женщины не могли уложить причёски, а ходить стало совсем невозможно. Все поскальзывались на ровном месте и просто ползали. Те, кто доползал до карет, пытались уехать, но кареты не двигались.
Тем временем в далёкой деревне в дальнем королевстве очень спокойный образ жизни вела Сила Трения, нашедшая новую подругу кошку Молекулу. В королевстве же Фюзис стоял страшнейший переполох, и королева, испугавшись, направила Квадратный Корень за сосланной Силой Трения.
Милочка, мы, к счастью, поняли, что без Вас нам не прожить, и просим вернуться. А если Вам прямо так хочется прослыть великой, Вы можете стать актрисой в нашем театре. Сила Трения обрадовалась и решила возвратиться. И больше про неё никогда и никто не забывал.
Сказка о потерянном трении.
«Как же быстро пролетели каникулы…». С этой мыслью я медленно и неохотно завязывал шнурки на ботинках. На кухне мама, чиркнув спичкой, зажгла газ и стала готовить завтрак. Я, наконец-то усмирив никак не застёгивающийся ремень, вошёл на кухню, поел и пошёл в школу. Первым уроком у меня была физика. Сергей Михайлович рассказывал нам про силу трения, но первые минут 10 от урока я проспал. И тут в моей голове поселился вопрос, а что будет, если не будет этой самой силы трения! Я поднял руку и спросил: «Сергей Михайлович! А что будет, если сила трения исчезнет?». Учитель с хитрой улыбкой сказал мне: « Егор, а зайди-ка ты ко мне после уроков». Я опустился на стул и принялся дальше слушать. В этот день уроки тянулись медленно, но вот, наконец, долгожданный звонок с последнего урока. Я договорился с Лешкой встретится через 2 часа на Соборке и покататься на ледянках с горы. Ребята направились в раздевалку, а я в кабинет физики, где меня уже ждал Сергей Михайлович.
Я вошёл в кабинет, учитель сидел и что то писал в небольшом блокноте. «А, Егор!»,- сказал он, «проходи, проходи, я тебя уже заждался». Он указал на стул, я послушно сел. На столе стоял какой то громоздкий, непонятной формы, прибор. Поймав мой взгляд, учитель сказал: «Это волшебный антитренин. Он поможет нам узнать ответ на твой вопрос». Сергей Михайлович нажал на большую красную кнопку. Прибор зашумел, из него повалил дым и искры….
«Земное и небесное в художественном мире Есенина. Учебный проект ...
... образной фигуры в другую, имеет внутреннюю «согласованность». И, прежде всего, согласованность эта связана с убеждением Есенина, что в мире нет ничего неживого. Единство неповторимого есенинского художественного мира заключается в одушевленности в нем всего ...
Я очнулся около Соборной горы, а на меня летел автомобиль. Я замер на месте, но потом, опомнившись, решил отпрыгнуть в сторону, но, не тут-то было. Под моими ногами не было льда, но ноги скользили, я упал и пытался отползти. С огромным трудом я увернулся от автомобиля. Мой взгляд скользнул по горке, Лешка пытался взобраться на горку, но попытки не увенчались успехом, он просто полз, как по зеркальному полу. Мы так замерзли, ползая по холодному снегу, что с трудом встретившись, решили разжечь костер и согреться. Но, о, ужас!!! Спички ласково чиркали по коробку и выпадали у нас из рук. Шнурки на моих ботинках не завязывались, скользили и не держали узлов, ремень свалился и от легкого дуновения ветра улетел куда-то в снежную даль. Наши шапки упали. Мы медленно замерзали. Мимо по шоссе мчались автобусы, которые не могли затормозить, обалдевшие пассажиры летали по салону, автобус не мог остановиться, а они не могли удержаться на ногах и схватиться за поручни. Мы с Лешкой в ужасе лежали на снегу, боясь пошевелиться, чтобы не начать двигаться и начинали превращаться в сосульки. «Егор! Не спи, замерзнешь!» О, чей же это такой родной голос?
…Ничего не произошло, я немного приоткрыл глаза и огляделся, около меня, как всегда улыбаясь, стоял Сергей Михайлович. У меня пропал дар речи, я стоял с открытым ртом и непонимающе смотрел на учителя. Он сказал: «Видишь Егор, если бы не было силы трения, то санки бы не смогли остановиться, машина не смогла бы затормозить, спички не зажглись — бы и т.д.
Я всё ещё не мог сказать ни слова, а Сергей Михайлович хлопнул ладонями и всё исчезло.
«Вы волшебник?» — спросил я тихим шепотом.
«Я физик!» — хитро улыбаясь, ответил Сергей Михайлович.
Однажды, жила-была девочка Надя. Она очень любила кататься на коньках и на санках. Ей очень нравился лёд и снег, она любила зиму. В школе они проходили силу трения. И тут Надя подумала: «Как здорово было бы, если бы не было силы трения.»
После уроков Надя как обычно шла, не торопясь домой, как вдруг-толчок, она упала, понеслась вперёд, как по льду. Вначале ей это понравилось, но потом она увидела, что начали случаться аварии одна за другой. Машины сбивали людей и сами сталкивались. Постепенно происходили взрывы. Учёные, профессора думали, как это всё остановить, но никто не знал. Вскоре начали рушиться дома, затем города, затем страны. Но никто не мог помочь. Что делать? Надя поняла, что это всё она натворила. Она пожелала, чтобы всё встало на свои места. Так всё и случилось. Затем, когда она пришла домой, она села за уроки. По физике им задали писать сочинение на тему «Мир без силы трения». Девочка обрадовалась, теперь ей есть что рассказать. =)
Как выглядел бы мир без трения?
Вспомните поговорку: «как корова на льду». Трудно лучше передать состояние беспомощности. На скользком льду ноги коровы разъезжаются во все стороны, она падает и подняться уже не может. А ведь трение копыт о лёд существует; только оно очень невелико. А представьте себе, что пол в вашей комнате стал ещё более скользким, чем каток; вот в этом случае вы и получите отдалённое представление о ходьбе в мире без трения — она в таком мире почти невозможна. Люди поминутно падали бы и не могли подняться. Ведь только трение (точнее: трение покоя) позволяет нам отталкиваться ногами, шагая вдоль по ровной дороге.
Всепобеждающая сила любви и творчества в романе «Мастер и Маргарита
... романа — Мастер, «сумасшедший» писатель, его возлюбленная Маргарита, замужняя женщина, и Воланд, зло в человеческом обличье. Вторая параллель главных героев — Иешуа и Понтий Пилат, иудейский прокуратор. Одно является частью другого: Мастер пишет роман ...
На столе ничего не лежало бы: при малейшем — наклоне всё съезжало бы на пол, скользило и катилось по нему, стараясь добраться до самого низкого места. В самом деле, ведь только сила трения покоя удерживает пред-; меты на слегка наклонном гладком столе и полу и не даёт им съезжать под действием силы тяжести. Все узлы немедленно развязывались бы; ведь узлы держатся только благодаря трению однид частей верёвки, шнурка или бечёвки о другие. Все ткани расползались бы по ниткам, а нитки — в мельчайшие волокна.
Но не только ходить в мире без трения было бы невозможно. Каким образом, например, мог бы шофёр остановить свою машину?
Ведь автомобиль тормозят тем, что прижимают к специальным барабанам, вращающимся вместе с колёсами, тормозные колодки (или ленты).
Возникающее трение скольжения замедляет вращение колёс, и автомобиль останавливается. Но в мире без трения бесполезно прижимать колодки: барабаны вместе с колёсами будут продолжать вращаться. Но пусть нам бы даже удалось каким-либо образом остановить колёса. Никакого толку от
Этого не получится: перестав вращаться, кол&са будут отлично скользить по дороге, и автомобиль «пойдёт юзом» — ведь трение между колёсами и дорогой отсутствует.
Повернуть машину в мире без трения тоже не удалось бы. Вспомните, что в гололедицу автомобиль не только «идёт юзом», но и не слушается руля.
Но это ещё только половина дела. Без трения автомобиль не только нельзя остановить или повернуть, его вообще нельзя заставить катиться. Мотор приводит во вращение задние ведущие колёса автомобиля. Но в мире без трения вращающиеся ведущие колёса автомобиля будут «буксовать», как это часто бывает в зимнее время на обледеневшей дороге. Чтобы колёса катились, необходимо трение их о дорогу. Только при этом они не буксуют, а отталкиваются от дороги. Всё сказанное относится, конечно, ко всем видам колёсного транспорта.
Не правда ли, как мало привлекательна была бы жизнь без трения? Но и это ещё далеко не всё.
В мире без трения нельзя было бы ничего толком построить или изготовить: все гвозди выпадали бы из стен, — ведь вбитый гвоздь держится только из-за трения о дерево. Все винты, болты, шурупы вывинчивались бы при малейшем сотрясении — они удерживаются только из-за наличия трения покоя. С таким ненадёжным креплением нельзя было бы построить самой простой машины.
Ремённые передачи также оказались бы бесполезными. Приводные ремни, бегущие со шкива на шкив и передающие вращение от моторов к станкам и машинам, немедленно соскакивали бы: ведь именно трение заставляет ремень, надетый на ведущий шкив, двигаться вместе с ним, и то же трение заставляет ведомый шкив вращаться, когда надетый на него ремень движется.
До сих пор речь шла о последствиях исчезновения сухого трения. Но без жидкого трения жизнь на Земле была бы ещё более затруднительной, и вот почему. Из-за неравномерного нагревания Солнцем различных участков поверхности Земли воздух над ними не бывает одинаково плотным. Более плотный воздух из холодных мест перемещается в места более тёплые, вытесняя оттуда нагретый воздух. Возникает движение воздуха — ветер. Но при наличии внутреннего трения (вязкости) движение воздуха тормозится, ветер рано или поздно стихает. В мире без трения ветры дули бы с невероятной скоростью.
Я — часть той силы, что вечно хочет зла и вечно совершает благо
... страницу. или войди и узнай сколько человек из твоей школы уже списали это сочинение. Рекомендуем эксклюзивные работы ... построен мир”, — говорит он, намекая на то, что и судьба сатаны должна в итоге вписываться в это построение. ... прощении Фриды — неожиданное исключение, случайность непредусмотренная и малозначительная — свидетельствует о том, что даже дьявол не способен предвидеть все. Преимущество ...
Реки, текущие с гор, не тормозились бы о берега и дно. Вода в них текла бы всё быстрее и быстрее и, с бешеной силой налетая на излучины берегов, размывала и разрушала бы их. Упавшие в воду глыбы (например, при извержении вулканов) вызывали бы волны, которые бушевали бы, не стихая — ведь усмирявшее их раньше внутреннее трение между слоями воды, а также трение о берега и дно исчезли!
Огромные волны на мо-рях и океанах, раз образовавшись, никогда не стихали бы. Вязкое трение о берега, дно и между отдельными слоями воды не препятствовало бы более бушевать морской стихии. Ко всему этому добавьте последствия исчезновения сухого трения — и вы получите картину мира без трения. Ползущие без торможения со склонов гор на равнины громадные каменные глыбы, рассыпающиеся песчаные холмы…
Всё, что может двигаться, будет скользить и катиться, пока не окажется на самом низком возможном уровне.
Пожалуй, рано мы так безоговорочно отнесли трение к числу наших врагов. Не правильнее ли будет сказать, что одним из полезнейших явлений природы, делающим возможным наше существование, является именно трение?
Так оно и есть на самом деле!
Агаян В., Хазен И. Что произойдет, если исчезнет трение? //Квант. — 1990. — № 5. — С. 50-53., По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»
Как показывают оценки, на преодоление трения и его разрушительных последствий человечество тратит примерно 5-10 % всей совершаемой им работы. Если же трение исчезнет, то в машинах, станках, двигателях и других различных устройствах, участвующих в современных производственных процессах, уменьшатся потери энергии, износ, шум.
Но, вместе с тем, если исчезнет трение, то…. наступит хаос. Движущиеся поезда, автомобили, велосипеды, трамваи не смогут остановиться, а покоящиеся — не смогут тронуться с места. Беспомощно будут барахтаться пешеходы, сползая вместе с припаркованными автомобилями и другими предметами по уклонам улиц. Развяжутся узлы на всех нитках и веревках. Сами собой начнут раскручиваться гайки и выпадать шурупы. Обвиснут струны роялей, гитар. Смычки перестанут извлекать звуки из скрипок, альтов, виолончелей…
Но может ли исчезнуть трение? Что значит «трение отсутствует»? Что такое, наконец, сила трения? Об этом и пойдет речь в заметке.
Как известно, сила трения (точнее — сила сухого трения) F определяется коэффициентом трения k , зависящим от рода веществ, из которых сделаны трущиеся тела, и качества обработки их поверхностей, и силой N нормального давления одного тела на другое:
\(~F = kN\) .
Представим себе, что у всех окружающих нас тел любой малый участок поверхности абсолютно гладкий, т. е. k i = 0. Тогда при любой величине силы N i , действующей на этот участок, N i = 0. Очевидно, что это и означало бы, что трение как свойство вещества исчезло.
Однако оказывается, что даже если трение как свойство вещества исчезнет, сила трения между телами, тем не менее, может проявляться. Для того чтобы это пояснить, рассмотрим пример.
Сочинение сила любви
... чувства. В завершение хочу сказать, что пока будет существовать человек, тема любви будет оставаться открытой. Однако, это настолько старое и неизменное чувство, ... но никак не о своей спутнице жизни. А вот союз на почве только половых отношений может грозить сильными муками ревности, ... Но что же такое любовь и в чем заключается ее сила? Я считаю, что такое чувство, как любовь, в первую очередь, должно ...
Изготовим из вещества, не обладающего трением, два тела, у которых соприкасающиеся поверхности имеют одинаковые бороздки с сечением в виде равнобедренных треугольников с углом при основании α , длиной основания 2l и высотой h (рис. 1).
Пусть масса верхнего тела равна m и, соответственно, сила нормального давления верхнего тела на нижнее равна N = mg . Приложим к верхнему телу вдоль горизонтальной плоскости, «осредняющей» бороздки, силу F и будем пытаться с помощью этой силы медленно сдвинуть верхнее тело относительно нижнего. Понятно, что когда верхнее тело переместится по горизонтали на величину l , его центр тяжести поднимется на высоту h и тело приобретет потенциальную энергию
\(~E_p = mgh\) .
При этом сила F совершит работу
\(~A = Fl\) .
Согласно закону сохранения механической энергии,
\(~E_p = A\), или \(~mgh = Fl\) ,
\(~F = \frac hl mg\) .
Обозначим отношение \(~\frac hl\) через k , учтем, что mg = N , и получим
\(~F = kN\) .
Отсюда видно, что для того чтобы в условиях отсутствия трения одно тело начало движение по поверхности другого, надо приложить силу, величина которой определяется точно так же, как и величина силы трения.
Таким образом, предположение о том, что трение как свойство вещества исчезло, не привело к исчезновению силы трения. При этом коэффициент трения оказывается зависящим только от геометрических параметров неровностей на поверхности соприкасающихся тел.
Безусловно, всем хорошо известна задача, в которой смысл коэффициента трения иллюстрируется с помощью наклонной плоскости и находящегося на ней тела. Если менять угол наклона плоскости к горизонту, начиная от нуля, то коэффициент трения будет равен тангенсу такого угла α 0 , при котором лежащее на плоскости тело начнет соскальзывать. Но и в рассмотренном нами идеализированном примере отсутствия трения как свойства вещества движение тела на наклонной плоскости начинается с углов α 0 , для которых \(~\operatorname{tg} \alpha_0 = \frac hl\) (рис. 2).
Значит, опять коэффициент трения равен тангенсу угла наклона поверхности контакта тел, при котором одно тело начинает движение по поверхности другого.
Вернемся, однако, к нашему первому примеру (см. рис. 1).
В действительности сила трения существует не только в начале движения, поэтому рассмотрим, что будет происходить с нашими идеальными телами, когда их взаимное перемещение по горизонтали станет больше l . Верхнее тело, поднявшись на гребень бороздки, начнет опускаться вниз, его потенциальная энергия будет переходить в кинетическую, а в конце спуска произойдет удар о восходящую грань следующей бороздки. Если при этом опять окажется возможным полное преобразование кинетической энергии в потенциальную, т. е. будет возможен подъем верхнего тела на гребень следующей бороздки, то дальнейшее движение верхнего тела сможет осуществляться без приложения дополнительной силы. А это и будет означать, что сила трения исчезла. Если же этого не произойдет, то, несмотря на полное отсутствие трения как свойства вещества, сила трения сохранится.
Платонов «Песчаная учительница» — «Особенности ...
... действительность, чувствовать жизнь. Рассказ «Песчаная учительница» — одно из ярких и емких произведений Платонова. В рассказе события ... «Джан». Такую веру в человека, такую силу исторического оптимизма в художнике XX века трудно ... по этому принципу, это обыкновенные люди со своими достоинствами и недостатками, но всех их объединяет величие простых сердец. Маленький человек в произведениях ...
Рассмотрим подробнее изменение скорости верхнего тела при ударе о грань следующей бороздки (рис. 3).
Будем считать, что условия идеальные и при ударе нет потерь энергии (т. е. происходит абсолютно упругий удар).
В таком случае справедлив известный закон: угол падения равен углу отражения; при этом углы отсчитываются от перпендикуляра к поверхности, с которой происходит соударение, т. е. от перпендикуляра к восходящей грани бороздки в нашем случае (см. углы γ на рисунке 3).
Обозначим скорость в конце спуска через \(~\vec \upsilon_1\) (она направлена вдоль плоскости спуска с бороздки), а скорость после удара — через \(~\vec \upsilon_2\).
Разложим эти скорости на составляющие вдоль осей X и Y , направленных по горизонтали и по вертикали соответственно ):
\(~\begin{matrix} \upsilon_{1x} = \upsilon_1 \cos \alpha, \upsilon_{1y} = \upsilon_1 \sin \alpha \\ \upsilon_{2x} = \upsilon_2 \cos \varphi, \upsilon_{2y} = \upsilon_2 \sin \varphi \end{matrix}\) .
Из рисунка 3 найдем соотношение между углами α и φ :
\(~\begin{matrix} \varphi = \pi — \alpha — 2\gamma \\ \gamma = \pi — \frac{\pi}{2} — 2\alpha = \frac{\pi}{2} — 2\alpha \end{matrix}\) ,
\(~\varphi = 3 \alpha\) .
Воспользуемся известными из справочников формулами тригонометрии
\(~\begin{matrix} \cos 3 \alpha = 4 \cos^3 \alpha — 3 \cos \alpha \\ \sin 3 \alpha = -4 \sin^3 \alpha + 3 \sin \alpha \\ \cos^2 \alpha + \sin^2 \alpha = 1 \end{matrix}\)
и запишем отношения соответствующих проекций скоростей после удара и до него:
\(~\begin{matrix} \frac{\upsilon_{2x}}{\upsilon_{1x}} = \frac{\cos 3 \alpha}{\cos \alpha} = 1 — 4 \sin^2 \alpha \\ \frac{\upsilon_{2y}}{\upsilon_{1y}} = \frac{\sin 3 \alpha}{\sin \alpha} = -(1 — 4 \cos^2 \alpha) \end{matrix}\) .
В условиях сохранения энергии верхнее тело после удара о нижнее поднимется в точности на гребень следующей бороздки только в том случае, если вектор скорости \(~\vec \upsilon_2\) будет направлен вверх по плоскости бороздки, а величина скорости останется такой же, как и до удара. Этому отвечает условие
\(~\frac{\upsilon_{2x}}{\upsilon_{1x}} = 1\) и \(~\frac{\upsilon_{2y}}{\upsilon_{1y}} = -1\).
Но, в силу приведенных выше формул, это возможно только при α = 0, т. е. когда поверхности соприкасающихся тел абсолютно гладкие, без всяких бороздок! Во всех остальных случаях невозможно полное преобразование кинетической энергии в потенциальную такое, чтобы затем верхнее тело могло неограниченно продолжать свое движение без приложения внешней силы. Если, например, \(~\frac{\upsilon_{2x}}{\upsilon_{1x}} = 1 — 4 \sin^2 \alpha < 0\), т. е. \(~\alpha > \frac{\pi}{6}\), то компонента υ 2x направлена навстречу движению, поэтому сила F должна не только компенсировать потери кинетической энергии при ее преобразовании в потенциальную, но и совершать работу, большую, чем в начале движения.
Из рассмотренного примера возникает парадоксальный вывод: если трение как свойство вещества и может исчезнуть, то это не приведет к исчезновению силы трения, включая и ее характерную особенность — различие в величине силы трения в начале движения и при его продолжении. Останутся также и такие сопутствующие трению явления, как шум из-за ударов неровностей друг о друга и разрушение поверхностей тел (если, например, сломать выступы бороздок окажется легче, чем подняться по ним вверх).
Наконец, самое интересное следствие состоит в том, что сохраняется зависимость силы трения между телами от того, из какого вещества они изготовлены, так как при одинаковом способе механической обработки поверхностей форма неровностей для разных веществ может быть различной.
Как же нам всем надоела эта сила трения! Из-за нее нам постоянно приходится покупать новую обувь, новые колеса, бесконечное количество запчастей на автомобиль. Да и просто мешает постоянно, куда ни посмотри. Как было бы хорошо, если бы она совсем исчезла! А если подумать, на самом ли деле стало бы лучше? Представим такую картину.
Выходим мы утром из нашей пока еще обычной квартиры на улицу, где нет трения, и что видим? Первым делом мы хорошо приложимся затылком о землю, потому что трения между подошвой ботинок и землей больше нет. Идеальный гололед, чего ж еще мы ожидали? После падения мы начнем все быстрее скользить по направлению наклона улицы, если только не попадем в «карман» из каких-нибудь конструкций, откуда просто нет возможности скатиться. Кроме нас, по улице будет катиться все, что прочно не закреплено, то есть не вкопано в землю. Это все люди, животные, мусорные баки и сам мусор, автомобили… Представляете, какая свалка будет в том месте, где это все найдет наконец-то препятствие? Мало того, это будет трагедия, ведь людей будет просто убивать налетающими на них большими предметами, а встать и убежать они будут просто не в состоянии.
Допустим, докатились мы до прочно стоящего автомобиля, прижатого к стене, забрались туда. Поехали… Не тут–то было! Даже если отбросить тот факт, что сцепление автомобиля работает на силе трения, чтобы передавать крутящий момент на ведущий мост, мы все — равно не сможем ехать. Колеса будут крутиться, а автомобиль будет стоять на месте в силу своей инерции. Так что тут-то мы и застрянем.
Что еще может произойти без силы трения? Например, все узлы развяжутся, а применяют их не только на шнурках, но и в некоторых вполне серьезных конструкциях. Шуруп или болт, закрученный вверх, под действием своего или прикрепленного к нему веса самостоятельно вывернется. Можно представить, сколько всего обрушится на землю – может быть, даже наш автомобиль, на котором мы собирались ехать, или соседний дом. С гор скатятся все камни и сойдут все лавины. Вследствии вращения Земли непонятно, как поведут себя моря и океаны – может они просто размажутся равномерно по всей поверхности планеты? А может быть, мы бы до сих пор жили в пещерах, ведь огонь получается с помощью трения?
Всего этого не происходит благодаря силе трения. Да, человек борется с нею всеми способами, но только там, где она не нужна. Бывают случаи, когда мы сами ее увеличиваем. Простейший пример – увеличенные протекторы на ботинках или шипованная резина на автомобиле.
Однако всего этого не произойдет все-таки по одной простой причине – любые поверхности не идеальны. Любая имеет впадины и выемки, в основном довольно крупные. Поэтому даже при полном исчезновении силы трения, эти неровности частично ее заменят. Они сыграют роль «крючков», для преодоления сопротивления которых потребуется приложить некоторую силу. Эта сила сопоставима с силой трения. Поэтому мы все-таки имеем шанс не скатиться вниз по улице, если только не надели идеально гладкую одежду.
Конечно, хорошо бы избавиться от силы трения, но только частично, в нужных местах. Совсем не обязательно бросаться в крайности и убирать что-то совсем. К чему это может привести, мы уже видели.
