Номер 9, страница 66, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

9. Как изменится сила трения, если увеличить: а) площадь соприкосновения двух тел; б) нагревать тела; в) отшлифовать соприкасающиеся поверхности?

Коэффициент трения скольжения ($ \mu $) — это величина, которая зависит от природы и состояния взаимодействующих поверхностей. Основные факторы, влияющие на него:

1. Род материалов соприкасающихся поверхностей. Различные комбинации материалов (например, дерево по стали, резина по асфальту) имеют разные коэффициенты трения.

2. Качество обработки поверхностей (шероховатость). На микроуровне любая поверхность имеет неровности. Сглаживание этих неровностей (полировка) или, наоборот, увеличение шероховатости изменяет коэффициент трения.

Также на коэффициент трения могут влиять температура, влажность и наличие смазочных материалов между поверхностями.

Ответ: Коэффициент трения скольжения зависит от рода материалов соприкасающихся поверхностей и качества их обработки.

Сила трения скольжения определяется по формуле $F_{тр} = \mu N$, где $ \mu $ — коэффициент трения, а $ N $ — сила нормальной реакции опоры. Рассмотрим, как изменится сила трения в каждом из предложенных случаев.

а) В рамках классической модели трения (закон Амонтона-Кулона) сила трения не зависит от площади соприкосновения тел. При увеличении площади уменьшается давление на поверхность, но так как общая сила нормальной реакции $\text{N}$ (которая равна силе тяжести для тела на горизонтальной поверхности) не меняется, то и сила трения остается прежней.

Ответ: Сила трения не изменится.

б) Нагрев тел, как правило, приводит к изменению коэффициента трения $ \mu $. Для большинства твердых тел повышение температуры увеличивает пластичность материала и усиливает силы межмолекулярного сцепления (адгезии) на пятнах фактического контакта. Это приводит к увеличению коэффициента трения, а следовательно, и силы трения.

Ответ: Сила трения, как правило, увеличится.

в) Эффект от шлифовки поверхностей неоднозначен и зависит от степени обработки.

• При шлифовке изначально грубой поверхности неровности сглаживаются, что уменьшает их механическое зацепление. В этом случае коэффициент трения $ \mu $ и сила трения уменьшаются.

• Однако при очень тщательной полировке, когда поверхности становятся чрезвычайно гладкими (зеркальными), атомы и молекулы двух тел сближаются на очень малые расстояния. В результате начинают преобладать силы межмолекулярного притяжения (адгезии), что может привести к резкому увеличению силы трения.

Ответ: При умеренной шлифовке сила трения уменьшится; при очень сильной шлифовке (до зеркальной гладкости) сила трения может значительно увеличиться.