§ 19. Сила трения

Первый закон Ньютона говорит: если другие тела не действуют, движение продолжается прямолинейно и равномерно сколь угодно долго. В жизни выходит иначе. Стоит перестать толкать магазинную тележку — через несколько метров она замирает сама. Значит, на неё всё-таки что-то действует. Это «что-то» — трение, взаимодействие соприкасающихся поверхностей, которое всегда мешает им сдвигаться друг относительно друга. Различают трение покоя, трение скольжения и трение качения. Разберём их по очереди.

Начнём с опыта. Положим деревянный брусок на стол. Пока его никто не трогает, он неподвижен: вниз тянет сила тяжести, вверх подпирает реакция опоры, и эта пара уравновешена. Теперь зацепим брусок динамометром и потянем вдоль столешницы (рис. 1). Стрелка прибора отклонилась — пружина растянута, значит, на брусок действует сила упругости F_упр. А брусок стоит! Взгляни на рис. 1: слева от бруска нарисован ещё один вектор, ровно такой же длины, но смотрящий в другую сторону. Это сила трения покоя F_тр.п. Она подстраивается под то усилие, которым мы тянем, и полностью его гасит.

Потянем сильнее. Показание динамометра растёт, брусок по-прежнему стоит: сила трения покоя прибавилась ровно на столько же. Так продолжается не бесконечно — при некотором усилии брусок срывается и едет. Отсюда вывод: сила трения покоя не постоянна, она принимает любое значение от нуля до определённого предела. Этот предел называют максимальной силой трения покоя.

От чего зависит предел? Поставим на брусок второй такой же. Давление на стол, а вместе с ним и реакция опоры N станут вдвое больше — и сорвать пару брусков с места удаётся вдвое большим усилием. С тремя брусками усилие втрое больше. Отложим по горизонтальной оси N, а по вертикальной — измеренный предел: точки лягут на прямую, выходящую из начала координат (рис.