Сила трения: виды, формула и задачи

Сила трения: формулы, виды и примеры задачСила трения простыми словами: трение покоя, скольжения и качения, формула F = μN, от чего зависит коэффициент трения. Примеры задач для 7–9 класса.Трение мешает и помогает одновременно: без него не едут машины и не держатся шнурки. В задачах важно понять, какое трение действует и чему равна сила нормальной реакции.

Три вида трения

трение покоя — удерживает тело на месте (шкаф не сдвигается);
трение скольжения — при движении одного тела по поверхности другого;
трение качения — при качении колеса, оно в разы меньше скольжения.

Формула

F = μN, где μ — коэффициент трения (безразмерный), N — сила нормальной реакции опоры. На горизонтальной поверхности N = mg, значит F = μmg.

Коэффициент трения зависит от материалов и качества поверхностей, а не от площади соприкосновения. Это удивляет, но проверяется экспериментом.

На наклонной плоскости N = mg·cos α — не путайте с mg.

От чего зависит и от чего нет

зависит: материалы, шероховатость, смазка;
зависит: сила прижатия (N);
не зависит: площадь контакта (при тех же материалах и массе).

Как решать задачи

Сначала рисуем силы: тяжести, нормальной реакции, трения, приложенную. Затем выбираем оси и записываем условие: тело движется равномерно — силы скомпенсированы; ускоряется — есть равнодействующая.

Пример с решением

Брусок массой 2 кг тянут по горизонтальной поверхности. μ = 0,3. Найдите силу трения.

N = mg = 2 × 10 = 20 Н.
F = μN = 0,3 × 20 = 6 Н.

Ответ: 6 Н

Пример с решением

Какая сила нужна, чтобы равномерно двигать брусок 5 кг при μ = 0,2?

N = 5 × 10 = 50 Н.
F = 0,2 × 50 = 10 Н.
При равномерном движении приложенная сила равна силе трения.

Ответ: 10 Н

Частые вопросы

Зависит ли сила трения от площади?

При неизменной массе и материалах — нет. Увеличивая площадь, мы уменьшаем давление, и произведение μN не меняется.

Почему зимой дороги посыпают песком?

Песок увеличивает коэффициент трения между шинами и льдом, поэтому сила трения становится больше и машина не скользит.

Когда трение полезно?

При ходьбе, торможении, работе тормозов и сцеплении колёс с дорогой. Поэтому его не «убирают», а регулируют.