Номер 4, страница 103 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

4. Каковы итоги исследования трения Кулоном и Амонтоном?

Исследования трения скольжения, проведенные французскими учеными Гийомом Амонтоном (конец XVII века) и Шарлем Кулоном (конец XVIII века), привели к формулировке нескольких эмпирических законов, которые и сегодня составляют основу изучения этого явления. Эти законы, известные как законы Амонтона-Кулона, являются результатом многочисленных экспериментов и обобщают основные свойства сухого трения.

1. Независимость от площади контакта

Было установлено, что сила трения не зависит от видимой (номинальной) площади соприкосновения тел. Например, если положить кирпич на стол плашмя или на узкую боковую грань, сила трения, необходимая для его сдвига, будет одинаковой (при условии, что поверхности граней обработаны одинаково). Это объясняется тем, что на микроуровне поверхности соприкасаются лишь отдельными выступами, и реальная площадь контакта, которая и определяет трение, пропорциональна прижимающей силе, а не видимым размерам.

2. Пропорциональность силе нормальной реакции

Это самый известный закон, который гласит, что максимальная сила трения покоя и сила трения скольжения прямо пропорциональны силе нормальной реакции опоры $N$ (силе, с которой опора действует на тело перпендикулярно поверхности). Математически это выражается формулой: $F_{тр} = \mu \cdot N$ Здесь $\mu$ — это безразмерный коэффициент трения, который зависит от материалов и состояния (шероховатости) соприкасающихся поверхностей.

3. Независимость от скорости (приближенная)

В рамках этой модели считается, что сила трения скольжения не зависит от относительной скорости движения тел. Хотя в реальности такая зависимость есть (обычно трение немного уменьшается с ростом скорости, а затем может расти при очень высоких скоростях), для большинства инженерных задач на малых и средних скоростях этим эффектом можно пренебречь, считая силу трения постоянной.

4. Различие между трением покоя и трением скольжения

Эксперименты показали, что сила, которую нужно приложить, чтобы сдвинуть тело с места (преодолеть максимальную силу трения покоя), как правило, больше, чем сила, необходимая для поддержания его дальнейшего движения с постоянной скоростью (сила трения скольжения). Это означает, что коэффициент трения покоя ($\mu_{п}$) обычно больше коэффициента трения скольжения ($\mu_{с}$).

Ответ: Итогами исследований трения, проведенных Амонтоном и Кулоном, стали фундаментальные законы сухого трения, которые утверждают, что сила трения:

1. Прямо пропорциональна силе нормального давления, прижимающей тела друг к другу ($F_{тр} = \mu N$).

2. Не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.

3. Практически не зависит от скорости относительного движения тел (для малых скоростей).

4. Сила трения покоя (необходимая для начала движения) превышает силу трения скольжения.