Tarcie posuwiste

Jeżeli będziemy przesuwali względem siebie dwie stykające się powierzchnie, to zaobserwujemy zjawisko tarcia posuwistego, czyli fakt, że ruch ten wymaga stałego działania siły.

Przyczyną tego rodzaju tarcia są mikroskopijne zadziory zaczepiające o siebie na trących powierzchniach.

Dlatego nawet pozornie gładkie powierzchnie nie ślizgają się swobodnie.

Faktem jest natomiast, że dokładne oszlifowanie powierzchni może w wielu przypadkach zmniejszyć tarcie

Współczynnik tarcia

Okazuje się, że w typowych sytuacjach tarcia posuwistego stosunek siły tarcia do nacisku trących powierzchni jest stały. Jego wartość nazywana jest współczynnikiem tarcia.

Znaczenie symboli:

f – współczynnik tarcia (wielkość niemianowana)
T
– siła tarcia posuwistego (W układzie SI w niutonach N)
N
– siła dociskająca trące powierzchnie (W układzie SI w niutonach N)

Tarcie posuwiste ma swoje dwie odmiany:

tarcie statyczne
tarcie dynamiczne

Z przypadkiem tarcia statycznego mamy do czynienia wtedy, gdy zaczynamy przesuwać (ruszamy z miejsca) stykające się powierzchnie różnych ciał. W odróżnieniu do niego tarcie dynamiczne zachodzi już podczas ruchu. Ponieważ najczęściej trudniej jest ruszyć ciało z miejsca, niż później podtrzymywać jego prędkość, to w większości przypadków tarcie statyczne jest większe od dynamicznego.

Różnica między wartością współczynnika tarcia statycznego, a dynamicznego może być różna – jest bardzo duża w przypadku przymarzniętych płóz sań, a mała dla gładkich, twardych powierzchni. Wzór na wartość współczynnika tarcia jest taki sam dla obu jego rodzajów.

 

Przykład obliczania współczynnika tarcia posuwistego

Aby worek o masie 50 kg przesuwać po podłodze ciężarówki ze stałą prędkością należy ciągnąć go siłą 100 N. Ile wynosi współczynnik tarcia w tym przypadku?

Rozwiązanie:

Oczywiście mamy do czynienia z tarciem dynamicznym, bo powiedziane jest, o „ciągnięciu” worka, a nie jego ruszaniu.

Aby obliczyć współczynnik tarcia trzeba podać obie wielkości występujące po prawej stronie we wzorze:

Najpierw rozważymy licznik ułamka, czyli T – tarcie. Z treści zadania wynika bezpośrednio, że

T = 100 N

Teraz mianownik – nacisk. Nacisk na klocek pochodzi od podłoża i jest skierowany do góry (podłoga podtrzymuje go). Nacisk jest przeciwny wobec siły ciężkości działającej na klocek, ponieważ musi zrównoważyć tę siłę. Dlatego wartości siły nacisku i siły ciężkości są takie same. Ich zwroty są jednak przeciwne. Jeśli przez N oznaczymy wartość siły nacisku, a przez P wartość siły tarcia, to możemy zapisać:

N = P = m·g

Mamy więc:

Podstawmy dane (przybliżona wartość g to 10 m/s2):

W naszym przypadku współczynnik tarcia dynamicznego wynosi 0,2 (jest to liczba niemianowana, czyli jej jednostka jest równa 1).

Tarcie - wstęp < Tarcie posuwiste | Tarcie toczneTarcie w płynach