Почему шкаф сдвигается с места под действием только определённой силы? Приведите примеры практического использования силы трения покоя.
Шкаф сдвигается с места только при условии, что на шкаф будет действовать сила, большая, чем сила трения покоя между полом и ножками шкафа. Сила трения покоя существует между покоящимися друг относительно друга телами. Сила трения покоя удерживает гвоздь, вбитый в доску, удерживает нитку, которой сшиты два куска ткани, сила трения препятствует откручиванию болта с гайки.
Чтобы понять, почему шкаф сдвигается с места только под действием определённой силы, следует рассмотреть природу силы трения покоя и её значение в физике.
Сила трения покоя — это сила, которая препятствует началу движения одного тела по поверхности другого. Она возникает из−за взаимодействия мельчайших неровностей и шершавостей на поверхности тел, а также из−за межмолекулярных сил сцепления между ними. До тех пор, пока приложенная сила не превышает силу трения покоя, тело остается неподвижным.
Сила трения покоя имеет максимальное значение, которое зависит от двух факторов:
1. Силы нормального давления — это сила, с которой тело давит на поверхность (в данном случае вес шкафа, который действует на пол). Чем больше масса шкафа, тем больше сила нормального давления и, соответственно, сила трения покоя.
2. Коэффициента трения — это характеристика материала поверхностей, находящихся в контакте (например, дерево, металл, резина и т.д.). Разные материалы имеют разные значения коэффициента трения: гладкие поверхности, как правило, имеют меньший коэффициент, а шершавые — больший.
Формула максимального значения силы трения покоя:
$ F_{\text{тр.пок}} = \mu_{\text{пок}} \cdot F_{\text{норм}} $,
где $ \mu_{\text{пок}} $ — коэффициент трения покоя, а $ F_{\text{норм}} $ — сила нормального давления.
Если приложенная сила меньше максимальной силы трения покоя, шкаф остается неподвижным, так как трение покоя компенсирует эту силу. Как только приложенная сила становится больше силы трения покоя, шкаф начинает двигаться, поскольку силы трения уже недостаточно, чтобы удержать его на месте.
На практике сила трения покоя играет важную роль в различных ситуациях. Примеры использования:
Остановка автомобиля: Когда автомобиль неподвижен, трение покоя между шинами и дорогой удерживает его на месте. Это особенно важно на наклонных поверхностях, где трение препятствует скатыванию машины.
Перемещение мебели: Чтобы переместить тяжелую мебель, сначала нужно преодолеть силу трения покоя. Это может потребовать значительной силы, особенно если пол и мебель имеют высокий коэффициент трения.
Пешая ходьба: Когда мы ходим, трение покоя между нашими подошвами и землёй предотвращает наше скольжение. Если поверхность, например, ледяная, коэффициент трения уменьшается, и ходить становится труднее.
Фиксация объектов: Книги на столе, стакан на подоконнике или другие неподвижные предметы не падают и не скользят благодаря силе трения покоя.
Спортивная обувь: Обувь с рифлёной подошвой увеличивает силу трения покоя, обеспечивая лучшее сцепление с поверхностью, что важно для бегунов и спортсменов.
Таким образом, сила трения покоя — это физическое явление, которое играет ключевую роль в нашем повседневном опыте, обеспечивая устойчивость и предотвращая нежелательные движения объектов.
Пожауйста, оцените решение
