тертя спокою! Існує максимальна сила тертя спокою, перевищуючи яку ми помічаємо, що тіло зрушила з місця (рис. 10).
Рис. 10. Максимальна сила тертя спокою.
Для того щоб зрушити тіло з місця, до нього потрібно прикласти більшу силу, ніж для того, щоб тягнути тіло, тобто максимальна сила тертя спокою більше сили тертя ковзання.
Однак, у багатьох випадках наближено максимальну силу тертя спокою можна вважати рівною силі тертя ковзання .. Ця модель сили сухого тертя застосовується при вирішенні багатьох простих фізичних завдань.
2.4 Тертя кочення
Давайте розглянемо третій вид тертя. Це тертя кочення. Сила тертя кочення визначається як сила, необхідна для рівномірного прямолінійного кочення тіла по горизонтальній площині. Досвідом встановлено, що сила тертя кочення обчислюється за формулою:
де F-сила тертя кочення; к-коефіцієнт тертя кочення; Р-сила тиску котиться тіла на опору і R-радіус котиться тіла.
З практики очевидно, з формули ясно, що чим більше радіус котиться тіла, тим менша перешкода надають йому нерівності поверхні опори.
Зауважимо, що коефіцієнт тертя кочення, на відміну від коефіцієнта тертя ковзання, іменована величина і виражається в одиницях довжини (зазвичай в см).
Тертя кочення обумовлено деформаціями.
Поставимо колесо на дорогу, докладемо до нього силу тяжіння G, нормальну силу N з боку дороги і будемо тиснути на вісь колеса силою P, намагаючись зрушити (рис. 11).
Рис. 11. Додаток сили до колеса, поставленому на дорогу.
Чи заважає теоретично нам що-небудь? Та ні! Виходить парадокс - виходить, при коченні немає ніякого опору? Але зауважте, що ми зовсім не врахували деформацію колеса, воно у нас як би «абсолютно тверде», твердіше алмаза. Тоді, звичайно, опору немає. Тому, щоб зменшити опір тертю кочення, колеса і дорогу роблять з дуже твердих матеріалів - до алмазу, звичайно, а наприклад, зі сталі. Залізничні колеса мають опір у кілька разів менше, ніж автомобільні, більш м'які.
Що ж відбувається з «м'яким» колесом при його русі? У контакті з дорогою його трохи розплющує, і через гистерезиса (непружних втрат, які завжди є в будь-якому пружному тілі при його деформаціях) сила тиску дороги N трохи зміщується вперед по руху (рис. 12).
Рис. 12. «М'яке» колесо при русі.
Ось і з'явилося плече сили a, яке треба долати, а значить, і тертя кочення! Чим більше діаметр колеса і чим твердіше воно (при твердій дорозі), тим менше воно чинить опір коченню.
Ось чому у всюдиходів великі колеса, а у поїздів і трамваїв вони такі тверді. Легковому автомобілю, на жаль, не можна дозволити собі ні того, ні іншого. Якщо колеса будуть занадто великими, як у старовинних велосипедів, наприклад, автомобіль стане потворним, насилу зможе повертати, колеса будуть надмірно важкими. Ну а ось твердими їх теж зробити не можна, вони будут різати асфальт, як зійшов з рейок трамвай, а якщо не різати, то тряска буде неможливою - м'які шини «демпфують» вібрації від нерівностей дороги. Ось і доводиться йти на компроміс!
