Tarcie jest rodzajem siły, która przeciwstawia się ruchowi dwóch obiektów względem siebie. Jest to siła kontaktowa, gdy dwa ciała stykają się i doświadczają tarcia.

Tarcie definiuje się jako opór stawiany przez powierzchnie stykające się, gdy znajdują się w ruchu względnym.

Istnieją różne rodzaje tarcia, w zależności od rodzaju obiektów, przeciwstawiające się ruchowi przesuwających się obiektów lub przeciwstawiające się ruchowi dwóch obiektów, gdy poruszają się one względem siebie. Rodzaje tarcia to:

1. Tarcie statyczne
2. Tarcie ślizgowe
3. Tarcie toczne
4. Tarcie kinetyczne
5. Tarcie płynne.

Tarcie statyczne

Tarcie statyczne, jak sama nazwa wskazuje, oznacza statyczne w spoczynku, więc tarcie statyczne działa na obiekty, gdy znajdują się one w pozycji spoczynkowej. Kiedy oba obiekty znajdują się w spoczynku lub jeden z obiektów jest nieco przechylony lub nachylony, wówczas tarcie przeciwdziałające ruchowi obiektu nazywa się tarciem statycznym.

Wzór współczynnika tarcia statycznego

Współczynnik tarcia statycznego można obliczyć ze wzoru:

μs = F/N

Gdzie

F = Statyczna siła tarcia

μs = współczynnik tarcia statycznego

N = Siła normalna

Przykłady tarcia statycznego

• Samochód zaparkowany na pochyłości tarcie statyczne kół z drogą utrzymuje samochód w miejscu.
• Kolejnym częstym przykładem tarcia statycznego są okulary na nosie.
• Noszenie zegarka, wieszanie koszuli na wieszaku, pierścionek w dłoniach, paski przytrzymujące spodnie to typowe przykłady tarcia statycznego.
• Kropla wody na szybie.
• Płytki przyklejają się do dachu pod wpływem dużych sił cementu, tutaj przyczyną tarcia jest substancja chemiczna.

Statyczna siła tarcia

Prawa tarcia statycznego

1. W przypadku tarcia statycznego maksymalna siła jest niezależna od powierzchni styku.
2. Siłę normalną porównuje się z maksymalną siłą tarcia statycznego, co oznacza, że ​​jeśli siła normalna wzrasta, wzrasta również maksymalna siła zewnętrzna, jaką może posiadać obiekt bez ruchu.

Przykładowe problemy

Pytanie 1: Na skrzynię o masie 10 kg, która nadal leży na podłodze, działa siła 400 N. Jeśli współczynnik tarcia wynosi 0,3, jaka jest wartość tarcia statycznego?

Rozwiązanie:

Dany,

Siła F = 400 N,

Współczynnik tarcia, μ _S = 0,3

Tarcie statyczne podaje F _S = m _S F _N

= 0,3 × 400 N

F _S = 120 N.

Pytanie 2: Podaj prawa tarcia statycznego.

Odpowiedź:

1. W przypadku tarcia statycznego maksymalna siła jest niezależna od powierzchni styku.
2. Siłę normalną porównuje się z maksymalną siłą tarcia statycznego, co oznacza, że ​​jeśli siła normalna wzrasta, wzrasta również maksymalna siła zewnętrzna, jaką obiekt może posiadać bez ruchu.

Pytanie 3: Na skrzynię pozostawioną na podłodze działa siła 90N przy współczynniku tarcia statycznego 0,4. Znajdź siłę tarcia.

Rozwiązanie:

Dany,

Przyłożona siła lub siła normalna N = 90 N

Współczynnik tarcia = 0,4

Tarcie statyczne można obliczyć jako: F = μ _S × N.

F = 0,4 × 90

= 36 N

Pytanie 4: Pudełko o masie 40 kg, pozostawione na podłodze, działa poziomo na siłę 60 N, a jego współczynnik tarcia statycznego wynosi 0,2. Znajdź siłę tarcia. Czy pudełko przesunie się ze swojego położenia.

Rozwiązanie:

Dany,

Przyłożona siła = 60 N

Współczynnik tarcia = 0,2

Normalna siła F _N = mg = 40 × 10 = 400 N.

Tarcie statyczne można obliczyć jako: F = μ _S × N.

F = 0,2 × 400

= 80 N

Widzimy, że siła tarcia statycznego, tj. 80N, jest większa od przyłożonej siły 60 N, co oznacza, że ​​skrzynia pozostanie na swoim miejscu.

Pytanie 5: Na skrzynię stojącą na podłodze działa siła 50 N, której współczynnik tarcia statycznego wynosi 0,2. Znajdź siłę tarcia.

Rozwiązanie:

Dany,

Przyłożona siła lub siła normalna N = 50 N

Współczynnik tarcia = 0,2

Tarcie statyczne można obliczyć jako: F = μ _S × N.

F = 0,2 × 50

= 10 N

Pytanie 6: Na skrzynię o masie 20 kg, umieszczoną na podłodze, o współczynniku tarcia statycznego 0,3 działa poziomo siła 30N. Znajdź siłę tarcia. Określ, czy pole woli się poruszy, czy nie?

Rozwiązanie:

Dany,

Przyłożona siła = 150 N

Współczynnik tarcia = 0,3

Normalna siła F _N = mg = 30 × 10 = 300 N

Tarcie statyczne można obliczyć jako: F = μ _S × N.

F = 0,3 × 300

= 90 N

Widzimy, że siła tarcia statycznego, tj. 90N, jest większa od przyłożonej siły 30 N, co oznacza, że ​​skrzynia nie poruszy się ze swojego położenia.

Pytanie 7: Pudełko o masie 20 kg stoi na gładkiej powierzchni. Tarcie statyczne pomiędzy tymi dwiema powierzchniami podano jako 30 N. Znajdź współczynnik tarcia statycznego?

Rozwiązanie:

Dany,

Masa pudełka, m = 20 kg

Tarcie między nimi, F = 30 N

Współczynnik tarcia statycznego μ _S =?

Wiemy to,

Siła normalna, N = mg

Zatem N = 20 × 9,81 = 196,2 N (g = 9,81)

Dla współczynnika tarcia statycznego wynosi,

M _S = F/N

M _S = 30/196,2

M _S = 0,153