12. Силы трения. Движение по наклонной плоскости. Ускорение

 12. Силы трения. Движение по наклонной плоскости. Ускорение

Силой трения называют силу, которая возникает при движении одного тела по поверхности другого. Она всегда направлена противоположно направлению движения. Сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления на трущиеся поверхности и зависит от свойств этих поверхностей.

При выполнении изучения движения бруска по наклонной плоскости можно выбирать коэффициент трения μ, массу бруска M, угол наклона плоскости α, а также модуль и направление внешней силы. Приводится график зависимости силы сухого трения от относительной скорости соприкасающихся тел, на котором указан вертикальный отрезок, соответствующий трению покоя. При выбранных параметрах эксперимента точкой на графике отмечено реализуемое значение силы трения покоя. Скольжение бруска по наклонной плоскости возможно только в том случае, если сила трения покоя досигает максимального значения (F_тр)_max:

Эти силы принято называть силой трения скольжения. Ускорение, которое при этом условии приобретает брусок при скольжении по наклонной плоскости, определяется из второго закона Ньютона

При a < 0 брусок начинает двигаться вверх по наклонной плоскости (из-за наличия внешней силы). В этом случае сила трения скольжения изменяет знак на противоположный.

Если внешняя сила отсутствует, то максимальный угол α _max наклона плоскости, при котором брусок еще удерживается неподвижно силой трения покоя, определяется соотношением:

На практике это соотно ш ение используется для измерения коэффициента сухого трения.

Ускоре́ ние (обычно обозначается латинскими буквами a (от лат. acceleratio) или w) — физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела, то есть первая производная от скорости по времени. Ускорение является векторной величиной, показывающей, на сколько изменяется вектор скорости {\displaystyle {\vec {v}}}тела при его движении за единицу времени:

{\displaystyle {\vec {a}}={d{\vec {v}} \over dt}. }

13. Силы инерции. Уравнение Ньютона для неинерциальных систем. Сила Кориолиса.

Силы являются причиной любого изменения состояния движения, т. е. любого ускорения. Ускорение возникает в направлении действия силы. Кроме того, существуют так называемые силы инерции, которые возникают как следствие ускорений. Они направлены в сторону, противоположную ускорению. Силы инерции возникают только в системе отсчета, движущейся с ускорением, т. е. это кажущиеся силы. Силы, вызывающие ускорение данного тела, и силы инерции, возникающие вследствие ускорения, всегда равны по величине и противоположно направлены.

Здесь:                                   
F — сила, сообщающая телу ускорение (Ньютон), Fи — сила инерции (Ньютон), m — масса тела (кг), a — ускорение (м/с2),

Ускорение в инерциальной системе можно выразить через второй закон Ньютона:

F/m = a" + a', отсюда a' = F/m + F_ин/m,

где F_ин =-ma'' - сила инерции, направленная в сторону, противоположную ускорению неинерциальной системы. Тогда получим

ma' = F + F_ин

- уравнение Ньютона для неинерциальной системы отсчета.

Си́ ла Кориоли́ са — одна из сил инерции, использующаяся при рассмотрении движения материальной точки относительно вращающейся системы отсчёта. Добавление силы Кориолиса к действующим на материальную точку физическим силам позволяет учесть влияние вращения системы отсчёта на такое движение

Здесь – сила Кориолиса, также являющаяся силой инерции, – угловая скорость вращения диска.