ТРЕНИЕ В ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ

ЗАКОНЫ, УПРАВЛЯЮЩИЕ ТРЕНИЕМ КАК ВЗВЕСИЛИ ТРЕНИЕ?

Цтобы выяснить, от чего зависит трение, нужно на - * учиться измерять его силу. Величину силы трения можно измерять, сравнивая её с какой-нибудь другой силой, например, с силой тяжести определённой вели­чины, принятой за единицу и названной килограммом. Говоря проще, силу трения можно измерить с помощью

Обыкновенных гирь, которыми пользуются в магазине для взвешивания сахара или хлеба.

Легче всего измерить силу трения покоя.

Привяжите к книге, лежащей на столе, толстую нитку. К другому концу нитки подвесьте чашку весов (рис. 4) (чтобы сама нитка не имела большого трения о край стола, её перебрасывают через лёгкий блок). Начните теперь накладывать гири на чашку весов и смотрите, что происходит с книгой. Пока нагрузка мала, книга покоится на месте: сила тяги (сила натяжения нити) уравновеши­вается силой трения покоя. При этом с увеличением силы тяги увеличивается и сила трения покоя; ведь чем тяже­лее нагрузка на чашке, тем больше сила тяги, а раз книга при этом не движется, значит, сила трения покоя тоже растёт. Но сила трения покоя не может расти беспре­дельно. Достигнув наибольшей, как говорят, макси­м а л ь н о й величины, зависящей от ряда условий (что это за условия, будет выяснено дальше), сила трения покоя не может стать ещё больше и уравновесить всё воз­растающую силу тяги. И вот, когда на чашку весов поло­жена ещё одна гиря, книга, наконец, трогается с места и начинает скользить по столу. Сосчитав, сколько; весят ги­ри на чашке в тот момент, когда началось скольжение, вы узнаете величину максимальной силы трения покоя.

Измерять силу трения можно не только с помощью гирь, но и посредством пружинных весов. Измеряемый с

Помощью таких весов груз подвешивают на пружине* снабжённой стрелкой и линейкой с делениями. Чем тяже­лее груз, тем сильнее растягивается пружина; стрелка же показывает на линейке вес груза.

Привяжите конец нитки к пружинным весам и тяните пружину (рис. 5). Чем больше сила трения покоя книги, тем сильнее растянется пружина, прежде чем начнётся скольжение. Заметив положение стрелки в тот момент, когда книга сдвинулась с места, вы узнаете величину максимальной силы трения покоя.

Ну, а как измерить силу трения скольжения?

Оказывается, это можно сделать при помощи тех же пружинных весов. Чем больше сила трения скольжения, тормозящая движение книги по столу, тем с большей си* лой нужно тянуть книгу, чтобы она скользила с постоян* ной скоростью, тем больше растянется пружина весов. Замечая положение стрелки весов при скольжении книги с постоянной скоростью, мы узнаем величину силы тре­ния скольжения при данной скорости.

Таким же способом можно измерить и величину сил трения других видов—трения качения или жидкого трения. Для удобства измерения сил трения иногда при­меняют один остроумный приём. Вместо того чтобы тя­нуть - книгу - по столу, можно начать двигать сам стол, а книгу удерживать на месте, привязав её к пружине. Сила трения от этого не изменится. Однако двигать стол ничуть не легче, чем книгу. Гораздо удобнее вращать

Специальный поворотный стол вокруг вертикальной оси. При таком способе книга с пружиной остаются на месте, а изменяя скорость вращения стола, можно измерить силу трения при скольжении с разными скоростями.

Подобный способ применяют при испытаниях моделей самолётов. Для самолётостроителей очень важно изме­рить, какое сопротивление оказывает воздух летящему самолёту. Было бы очень трудно, почти невозможно, тя­нуть за пружину модель самолёта в неподвижном воз­духе с нужной скоростью; гораздо легче поступить иначе — удерживая модель самолёта или даже сам са­молёт яри ломощи пружин, прогонять мимо него воздух. Для этого нужны, правда, мощные вентиляторы. Такие испытания проводятся очень часто и для них построены специальные, так называемые аэродинамические трубы (рис. 6), имеющие часто огромные размеры.

Когда хотят измерить сопротивление не в воздухе, а в - воде, указанный способ уже не даёт большого пре­имущества. Заставить протекать большие массы воды мимо неподвижной лодки иногда менее выгодно, чем тя­нуть эту же лодку за пружину в каком-либо водоёме с неподвижной жидкостью. Поэтому для измерения силы сопротивления в воде в некоторых случаях испытывае­мую модель судна протягивают вдоль специально постро­енного канала. Растяжение пружины показывает в этом случае величину сопротивления воды. Такие испытатель­ные каналы сооружают кораблестроители и широко поль­зуются ими, когда хотят проверить, как будут плавать в настоящих реках и морях проектируемые корабли,