по специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «квант»
движению тела обычно препятствуют силы трения. если соприкасаются поверхности твердых тел, их относительному движению мешают силы сухого трения. характерной особенностью сухого трения является существование зоны застоя. тело нельзя сдвинуть с места, пока абсолютная величина внешней силы не превысит определенного значения. до этого момента между поверхностями соприкасающихся тел действует сила трения покоя, которая уравновешивает внешнюю силу и растет вместе с ней (рис. 1).
рис. 1.
максимальное значение силы трения покоя определяется формулой
где μ— коэффициент трения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностен; n — сила нормального давления.
когда абсолютная величина внешней силы превышает значение fтр max, возникает относительное движение — проскальзывание. сила трения скольжения обычно слабо зависит от скорости относительного движения, и при малых скоростях ее можно считать равной fтр max.
движению тела в жидкости и газе препятствуют силы жидкого трения. главное отличие жидкого трения от сухого — отсутствие зоны застоя. в жидкости или газе не возникают силы трения покоя, и поэтому даже малая внешняя сила способна вызвать движение тела. сила жидкого трения при малых скоростях пропорциональна скорости, а при больших — квадрату скорости движения.
1. при экстренной остановке поезда, двигающегося со скоростью υ = 70 км/ч. тормозной путь составил s = 100 м. чему равен коэффициент трения между колесами поезда и рельсами? каким станет тормозной путь, если откажут тормоза в одном из n = 10 вагонов? массу локомотива принять равной массе вагона; силами сопротивления воздуха пренебречь.
при торможении ускорение а поезду сообщает сила трения fтр:
где μ — масса всего состава. сила трения представляет собой равнодействующую всех сил трения, действующих на состав (рис. 2), и равна по модулю .
рис. 2.
следовательно,
и .
с другой стороны, . подставляя это значение в выражение для μ, получаем
в том случае, когда не работают тормоза у одного из вагонов, суммарная сила трения, действующая на вагоны и локомотив, равна
где m — масса одного вагона. масса всего состава равна μ = (п + 1)∙m, так что . ускорение поезда в этом случае равно
а тормозной путь равен
Какова длина тени предмета высота которого h в полдень на экваторе?
--------------------------------------
Все зависит от конкретного дня, когда проводятся измерения. Например, 22.06 и 22.12 в дни летнего и зимнего солнцестояния угол падения солнечных лучей на землю в точке экватора в полдень составляет 23,5°.
В эти дни в полдень на экваторе длина тени предмета высотой h будет максимальной и составит:
L = h · tg 23,5° ≈ 0,4348 · h
То есть у предмета высотой 1 м будет тень длиной 43,5 см
(Углом падения лучей на поверхность считается угол между лучом и перпендикуляром в точке падения.)
Если же измерять длину тени в дни весеннего и осеннего равноденствия (21.03 и 23.09), то в полдень на экваторе в эти дни теней нет, то есть солнечные лучи падают на Землю в этой точке перпендикулярно поверхности (угол падения составляет 0°).
Во все остальные дни длина тени в полдень на экваторе изменяется в пределах от нуля до 0,4348 · h.
