Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
нуля до предельного значения /чр*0•
Относительное движение тела возникает при условии Рвнешн>^тр0кс. Силу /^трГ называют предельной силой трения покоя.
Обычно, говоря о силе трения покоя, имеют в виду предельную силу трения покоя.
4°. Сила трения покоя вызывается зацеплением неровностей поверхностей тел, упругими деформациями этих
неровностей и сцеплением (слипанием) тел в тех местах, где расстояния между их частицами оказываются малыми и достаточными для возникновения межмолекулярного притяжения (II. 1.4. Г). В связи с этим силу трения покоя можно рассматривать как разновидность проявления сил упругости (І.2.9.Г). В приближенных расчетах полагают, что
^макс и at ___ г?макс * п тр„ = kaN, или fTPo = Ко^л-Силу N (рис. 1.2.12), действующую на данное тело со стороны опоры перпендикулярно к его поверхности, называют силой нормальной реакции, а силу Pn, действующую со стороны тела на опору,— силой нормального давления. Безразмерный коэффициент пропорциональности k0 называется коэффициентом трения покоя. Он зависит от материала соприкасающихся тел, от качества обработки соприкасающихся поверхностей, наличия между ними инородных веществ и многих других факторов. Значения коэффициентов трения покоя получают экспериментальным путем.
5°. Сила трения скольжения FTP(; между поверхностями соприкасающихся тел при их относительном движении зависит от силы нормальной реакции N, или от силы нормального давления Pn, причем
FTpc = kN, ил и Ftpc = kP„,
где k — коэффициент трения скольжения, зависящий от тех же факторов, что и коэффициент трения покоя k0, а
-макс
2.11. СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ МАСС И СИЛ
59
также от скорости относительного движения соприкасающихся тел.
Коэффициент трения скольжения определяется опытным путем и в большинстве случаев при малых скоростях относительного движения соприкасающихся тел оказывается меньше коэффициента трения покоя (k<k0).
6°. Силы трения, в отличие от гравитационных сил (1.2.8.Г) и сил упругости (1.2.9.Г), не зависят от координат относительного расположения тел. Силы трения могут зависеть от скоростей относительного движения соприкасающихся тел. Работа сил трения скольжения (1.5.2.5°) зависит от формы траектории относительного перемещения соприкасающихся тел и при замкнутой траектории не равна нулю. Силы трения являются непотенциальными силами (1.5.2.4°).
2.11. Способы измерения масс и сил
т
Рис. 1.2.13
Г. Второй закон Ньютона содержит две независимые величины — массу т тела и силу F — и может быть использован для измерения только одной из них. Другая величина, наряду с ускорением а. тела, должна быть измерена независимо от этого закона. Для измерения масс и сил в дополнение ко второму закону Ньютона необходимо т"% привлекать какие-то иные физические законы.
Имеются различные способы сравнения сил и масс
тел, но, как только какой-то из них кладется в основу измерения сил или масс, приходится произвольно выбирать массу некоторого тела в качестве единицы массы (эталон массы) (VII. 1.Г) или некоторую силу в качестве единицы силы («эталонная сила»).
/ 2°. Один из способов сравнения масс тел основан на одновременном использовании второго и третьего законов Ньютона. Если между двумя телами, подвешенными на длинных, тонких, нерастяжимых и невесомых нитях (рис. 1.2.13,а), обеспечить упругое соударение (1.5.4.1°) (на рис. 1.2.13,6, в показаны последовательные этапы проведения такого опыта), то на основании второго и третьего
60 ОТДЕЛ I. ГЛ. 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
законов Ньютона
т а3
0ТКУда Tr3=T'
По измеренным на опыте величинам аа и а находят отношение масс взаимодействующих сил.
Если масса одного из тел (например, тъ) принята в качестве эталонной, то в результате проведения подобного опыта можно измерить массу т любого тела:
ая э а
После этого сила F, действующая на тело известной массы т, определяется на основании второго закона Ньютона по измеренному на опыте ускорению а, приобретаете^, мому телом под действием СИЛЫ Fi
F = та.
>р Разновидностью этого способа является
сравнение и измерение масс тел или частиц на т® основании закона сохранения суммарного импульса замкнутой системы взаимодействующих тел или частиц (1.2.6.2°). По измеренным на Рис. 1.2.14 опыте изменениям скоростей взаимодействующих тел определяется отношение их масс, а если масса одного из тел известна, то определяется и масса другого тела.
3°. Более удобным способом сравнения и измерения масс является одновременное использование закона всемирного тяготения, закона Гука и второго закона Ньютона.
Например, на вертикально расположенной неподвижной витой пружине подвешено тело массы т (рис. 1.2.14). Условие равновесия тела (1.4.2.2°):
P+Fynp = 0,
где P — сила тяжести тела, Fynp — сила упругости, действующая на тело со стороны пружины.
Если пренебречь вращением Земли, то на основании закона всемирного тяготения (1.2.8. Г)
По, закону Гука (1.2.9.4°)
Fудр = k Al,
2.11. способы измерения масс и сил 61
Если пружина снабжена указателем и шкалой, то на последнюю могут быть нанесены деления, соответствующие удлинениям пружины при подвешивании к ней тел, массы которых кратны или составляют различные доли от та (градуировка пружины).
