Сила тертя: деякі цікаві факти
Чи знаєте ви, що ще геніальний Леонардо да Вінчі в далекому 1500 дуже цікавився тим, від чого залежить сила тертя і що вона собою являє? Дивні досліди, які він проводив, викликали чималий подив у його учнів, а чого ще можна було очікувати від людей, які бачать, як талановитий вчений тягає по підлозі мотузку, то розмотати у всю довжину, то щільно звиту. Ці та інші подібні експерименти дозволили йому трохи пізніше (в 1519 році) зробити висновок: сила тертя, яка з'являється при контакті одного тіла з поверхнею іншого, безпосередньо залежить від навантаження (сили притиснення), не залежить від площі взаємодії і спрямована в протилежний від руху сторону.
Відкриття формули
Минуло 180 років, і модель Леонардо була наново відкрита Г. Амонтоном, а в 1781 році Ш. О. Кулон у своїх роботах дав їй остаточне формулювання. Заслуга цих двох вчених у тому, що вони ввели таку фізичну константу, як коефіцієнт тертя, тим самим дозволивши вивести формулу, за якою можна вирахувати, чому дорівнює сила тертя для конкретно взятої пари взаємодіючих матеріалів. До цих пір саме цей вираз
Ft = Kt х Р, де
Р - сила притиснення (навантаження), а kt - коефіцієнт тертя, з року в рік перекочовує в різні підручники та посібники з фізики, а самі коефіцієнти давно вже підраховані і містяться в стандартних інженерних довідниках. Здавалося б, нарешті з цим явищем наступила повна ясність, проте не тут-то було.
Нові нюанси
У XIX столітті вчені переконалися в тому, що формулювання, запропоноване Амонтоном і Кулоном, не є універсальною і абсолютно правильною, а сила тертя залежить не тільки від коефіцієнтів і додається навантаження. Крім цього, є ще третій фактор - якість обробки поверхні. Залежно від того, є вона гладкою або шорсткою, сила тертя буде приймати різне значення. В принципі, це цілком логічно: зрушити ковзний предмет набагато простіше в порівнянні зі зміщенням об'єкта з нерівною поверхнею. А в кінці XIX століття з'явилися нові досягнення у вивченні в'язкості, і стало зрозуміло, як діє сила тертя в рідинах. І хоча мастило тертьових поверхонь використовували з самого початку зародження техніки, лише в 1886 році завдяки О. Рейнольдсу з'явилася струнка теорія, присвячена мастилі. Так, якщо її достатньо, і безпосередньо контакту між двома предметами не відбувається, сила тертя залежить лише від її гідродинаміки. А якщо мастильного речовини недостатньо, то включаються всі три механізми: кулонова сила, сила в'язкого опору і сила, що перешкоджає страгивания з місця. Як ви думаєте, поставила ця теорія точку у вивченні даного явища? Правильно, немає. На порозі ХХ століття виявилося, що на малих швидкостях при відсутності змащення виникає Штрибек-ефект. Його суть в тому, що коли мастило відсутня, сила опору не знижується відразу з величини сили рушання до рівня кулоновой сили, а падає поступово по мірі зростання швидкості. У ХХ столітті подальші дослідження в цій області принесли так багато нової інформації, що її потрібно якось систематизувати. У результаті з'явилася ціла наука - трибологія, що вивчає, як діє сила тертя в природі. Тільки в США число вчених, що працюють в даній сфері, перевалило за одну тисячу чоловік, а в світі щорічно на цю тему публікується понад 700 статей. Цікаво, що ж ще цікавого вдасться виявити вченим? Поживемо побачимо!
