To ciekawe

Ze zjawiskiem tarcia spotykasz się na co dzień. Dzięki tarciu możesz chodzić, bo występuje ono pomiędzy podłożem a powierzchnią butów, dzięki tarciu możesz pisać na komputerze, bo siłę tarcia pokonujesz uderzając palcami w klawiaturę. Zgodzisz się ze mną, że powszechność tarcia jest oczywista! Jeśli tak jest, to warto poznać dokładniej siłę tarcia. Intuicja podpowiada, że siła ta jest zależna od siły wzajemnego nacisku i od tego, jak bardzo porowate są stykające się powierzchnie. Jednocześnie widzisz, że pole stykających się powierzchni może być bardzo różne: od bardzo małego po ogromne. Ciekawe, czy siła tarcia zależy od tej wielkości? Trzeba by to zbadać. Proponuję Ci to w tym e‑materiale.

Warto przeczytać

We wszystkich sytuacjach, w których przesuwasz najróżniejsze przedmioty, które fizycy w ogólności nazywają ciałami, pokonujesz siłę tarciasiła tarciasiłę tarcia poślizgowego. Jeśli ciała poruszają się w wyniku takiego działania ruchem jednostajnym, siła Twoich mięśni jest równa co do wartości sile tarcia. Sama czynność popychania nie daje możliwości pomiaru tej siły; jest on możliwy dzięki siłomierzowi. Siłomierz doczepiasz do ciała i przesuwasz je za jego pomocą (Rys. 1.).

R1fztuadPZTXr

Rys. 1. Na rysunku przedstawiono prostopadłościenny klocek leżący na powierzchni. Z prawej strony do klocka, za pomocą haczyka, przyczepiony jest siłomierz, który wskazuje wartość sześć niutonów.

Jeśli chcemy zaplanować i przeprowadzić doświadczenie, w którym zbadamy interesującą nas cechę zjawiska, to doświadczenie musi tak przebiegać, aby tylko ta cecha decydowała o wyniku pomiarów. O wartości siły tarcia decyduje siła nacisku oraz struktura stykających się powierzchni. Badanie tych dwóch zależności jest przedstawione w e‑materiałach: „Badanie zależności siły tarcia od rodzaju powierzchni stykających się ciał”, „Badanie zależności siły tarcia od siły nacisku”. Możesz nabrać podejrzenia, że siła tarcia zależy również od wielkości stykających się powierzchni. Sama natura zjawiska tarcia jest związana z mikroskopijnymi nierównościami powierzchni. To one powodują, że gdy dociskasz powierzchnie i jednocześnie starasz się je przesunąć, to przeszkadza w tym ich nierówna struktura. Większa powierzchnia stykających się ciał pociąga za sobą konieczność pokonania większej liczby tych nierówności. To podejrzenie prowadzi do sformułowania hipotezy:

Siła tarciasiła tarciaSiła tarcia poślizgowego jest tym większa, im większa jest powierzchnia stykających się ciał.

Jeśli chcesz zbadać tę cechę siły tarcia, to musisz ją wyodrębnić w doświadczeniu. W przypadku badania siły tarcia jedyną zmienną wielkością musi być pole powierzchni stykających się ciał. Stała musi pozostać siła nacisku i rodzaj stykających się powierzchni. Doświadczenie przeprowadzone prawidłowo w wirtualnym laboratorium lub rzeczywistej pracowni prowadzi do obalenia tej hipotezy. Jest ona błędna.

Siła tarcia nie zależy od wielkości stykających się powierzchni.

Słownik