Fizyka dla liceum/Tarcie

Siły tarcia zewnętrznego

Siła tarcia to siła występująca między stykającymi się powierzchniami dwóch ciał. Wartość tych sił zależy od rodzaju tych powierzchni (materiału, z którego je wykonano), czyli po prostu od stopnia ich gładkości - między ciałami doskonale gładkimi siły tarcia nie występują, oraz od siły nacisku, jaką jedno ciało działa na drugie. Siła tarcia nie zależy od wielkości stykających się powierzchni. Dla zilustrowania wyobraźmy sobie, że przesuwamy ciężką cegłę po betonie. Siła tarcia jaka wystąpi będzie duża ze względu na sporą masę cegły i wysoką chropowatość tych dwóch materiałów (cegły i betonu). Natomiast gdy przesuwamy lekką myszkę komputerową po biurku, siły tarcia są niewielkie - wpływa na to mała masa myszki i gładkość powierzchni obu ciał (myszki i biurka).

Tarcie kinetyczne

Gdy ciało przesuwa się po niegładkim podłożu, mamy do czynienia z tarciem kinetycznym - związanym z ruchem. Wektor siły tarcia jest zwrócony przeciwnie do wektora przesunięcia. Są dwie metody oznaczania tej siły graficznie, jednak bardziej poprawna jest pierwsza, mianowicie: wektor umieszczamy wzdłuż stykających się powierzchni (na poziomie podłoża; wtedy punkt przyłożenia jest "na brzegu" ciała) lub na wysokości wektora siły powodującej ruch (wtedy punkt przyłożenia jest w punkcie zwanym środkiem masy). Siła tarcia kinetycznego hamuje ruch i jest przyczyną opóźnienia. Jej wartość określamy wzorem:

$T\,=\mu F_{N}$

T - siła tarcia

μ - (czyt. "mi") współczynnik tarcia (wielkość bezwymiarowa, tzn. bez jednostki, zależna od rodzaju stykających się powierzchni)

$F_{N}$ - siła nacisku wywierana przez ciało na podłoże skierowana prostopadle do powierzchni

Tarcie statyczne

Jest to siła występująca między ciałem spoczywającym (nieruchomym) na powierzchni, a tą powierzchnią. Podajmy tu klasyczny przykład przesuwania szafy. Gdy ta stoi nieruchomo musimy użyć dużo siły, by ją wprawić w ruch. Gdy nam się uda, to siła potrzebna do przesuwania szafy już poruszonej jest mniejsza. Wniosek: tarcie statyczne jest większe od kinetycznego.

Tarcie toczne

Jest to siła działająca na toczącą się po powierzchni kulę lub walec. Jest ona znacznie mniejsza od siły tarcia przy przesuwaniu bez toczenia. Dzięki temu zastosowanie w technice znalazły łożyska toczne - zmniejszają opory ruchu wynikające z tarcia do minimum.