Равновесие при наличии трения скольжения

Если некоторые силы стремятся сдвинуть твердое тело по поверхности неподвижного другого тела, то в плоскости контакта тел возникает сила сцепления, направленная в сторону, противоположную той, куда силы стремятся сдвинуть данное тело. Величина этой силы может изменяться от нуля до некоторого максимального значения, достигаемого в момент перехода тела из состояния покоя в движение. Силу сцепления называют силой трения скольжения при покое или силой статического трения.

Введем понятие угла трения и коэффициента трения скольжения.

Поместим ползун весом G на наклонную шероховатую плоскость с углом наклона, а к горизонту. Со стороны плоскости на тело будет действо- _Рис | 44 вать сила нормального давления N

и сила трения F_TP, которая препятствует перемещению вниз по наклонной плоскости (рис. 1.44). Разложим силу веса по направлению координатных осей. Из условия равновесия сил, приложенных к ползуну:

Поделим выражение (1.15) на (1.16):

Экспериментально установлено, что ползун будет находиться в покое при а<�ср. Следовательно, ползун находится в равновесии при F

-^г< tgcp. Обозначим tgcp через/. Тогда:

Величины ф и/ называются углом и коэффициентом трения покоя, а формула (1.17) выражает закон Амонтона-Кулона. Таким образом, сила статического трения меньше или равна произведению коэффициента трения на нормальное давление и не зависит от площади контакта. При угле наклона плоскости, а = ср ползун будет перемещаться с постоянной скоростью, силы, действующие на него, будут уравновешены, а сила трения F_TP = fN.