Fyzika Šmykové trenie a valivý odpor

Trecia sila pôsobí proti pohybu telesa, je to dôsledok trenia, ktoré vzniká pri pohybe telesa po povrchu iného telesa. Podľa charakteru styku uvažovaných telies pri ich relatívnom pohybe hovoríme o šmykovom trení alebo valivom odpore. Pri posuvnom pohybe je táto sila dôsledkom šmykového trenia, pri valivom pohybe dôsledkom valivého odporu.
Príčinou šmykového trenia je skutočnosť, že styčné plochy dvoch telies nie sú nikdy dokonale hladké, ich nerovnosti do seba zapadajú a bránia vzájomnému pohybu telies. Pritom sa uplatňuje i silové pôsobenie častíc v styčných plochách.
Vznik valivého odporu si vysvetľujeme tým, že pri valivom pohybe jedného telesa po povrchu druhého telesa vzniká deformácia oboch telies.
Z druhého Newtonovho zákona vyplýva, že ak sa teleso pohybuje rovnomerne priamočiaro s trením, je vonkajšia sila pôsobiaca na teleso rovnako veľká ako trecia sila, ale má opačný smer. To sa využíva pri meraní trenia. Veľkosť trecej sily určíme tak, že jedno teleso ťaháme po vodorovnej ploche druhého telesa. Veľkosť trecej sile sa rovná veľkosti sily ktorá teleso udržuje v rovnomernom pohybe.
Tento spôsob môžeme využiť aj na meranie valivého odporu.

Úloha:
A. Overte veľkosť trecej sily Ft pri šmykovom trení v závislosti:
1. od kolmej tlakovej sily Fn na podložku
2. od veľkosti styčných plôch S
3. od druhu a vlastností styčných plôch
4. od rýchlosti pohybu telesa voči podložke
B. Porovnajte treciu silu pri šmykovom trení a valivom odpore (pri tej istej kolmej tlakovej sile)

Pomôcky: 2 silomery (s rozsahom do 5N a 1N), vodorovná doska s podložkami z rôzneho materiálu, 2 hranoly, valec, rozličné závažia, podložné valčeky, dĺžkové meradlo

Postup:
A. 1. Drevený hranol položte na vodorovnú dosku. Na jeho bočnú stenu pripevnite silomer a ťahajte ho vo vodorovnom smere tak, aby sa hranol pohyboval rovnomerne priamočiaro. Silomerom nameriate stálu silu Ft, ktorú zaznačíte do tabuľky. Kolmá tlaková sila Fn sa rovná tiaži hranola. Potom na hranol klaďte rôzne závažia a tak zväčšujte kolmú tlakovú silu na dosku. Pre každý prípad určte príslušné veľkosti Ft a Fn a zapíšte ich do tabuľky. Potom určte pre
Ft
jednotlivé merania pomer Fn a urobte záver. Číslo merania Fn Ft f= .
N N
1. 1,5 0,5 0,333
2. 3 1 0,333
3. 4,5 1,5 0,333



2. Určte plošný obsah rôznych stien hranola (s presnosťou na cm2) a ťahajte hranol položený na rôzne steny (mali by mať rovnako hladký povrch).

Všetko zopakujte s druhým hranolom. Údaje zaznačte do tabuľky a urobte záver.

Číslo merania S Fn Ft
cm2 N N
1. 67,26 1,5 0,35
2. 31,89 1,5 0,4
3. 15,39 1,5 0,3

3. Na dosku dávajte rôzne podložky (napr. nevyhladené drevo, hladkú drevenú dosku, plexisklo, tkaninu a i.) a určujte Ft pre určitý hranol. Hodnoty Ft zaznačte do tabuľky a urobte záver.











Číslo merania Fn Ft f= .
N N
Hladká 1,5 0,4 0,26
Plyš 1,5 0,5 0,33
Pena 1,5 1,3 0,866
Šmirgeľ jemný 1,5 1 0,666
Šmirgeľ drsný 1,5 0,7 0,466

4. Ťahajte hranol po vodorovnej doske najprv pomaly, potom postupne stále väčšou rýchlosťou. Zmerajte treciu silu pri rôznych rýchlostiach. Zapíšte do tabuľky a urobte záver.

Číslo merania Fn Ft f= .
N N
najpomalšie 1,5 0,4 0,266
stredne 1,5 0,6 0,577
najrýchlejšie 1,5 0,8 0,533















Záver: Veľkosť trecej sily závisí len od druhu a vlastností vztyčných plôch a taktiež že sa mení pri veľmi veľkej rýchlosti. B. Hranol položte na podložné valčeky a merajte treciu silu pri valivom odpore. Meranie robte pre rôznu tlakovú silu ako v prípade A. 1. Zapíšte do tabuľky a hodnotu porovnajte s hodnotou f v tabuľke A. 1.

Číslo merania Fn Ft f= .
N N
1. 1,5 0 0
2. 3,0 0 0
3. 4,5 0 0















Záver: Vzhľadom na rozsah a kvalitu silomera niesme schopný zistiť súčiniteľ trenia pri valivom odpore, no vieme, že je mnohonásobne menší, ako súčiniteľ šmykového trenia.