При движении тела по поверхности другого тела или в среде (воде, масле, воздухе и т. д.) оно встречает сопротивление. Это сила сопротивления среды, или сила трения. Она всегда направлена в сторону, противоположную скорости тела v, и имеет сложную природу.
При сухом трении происходит механическое зацепление неровностей поверхностей друг за друга (рис. 2.4, а) и сцепление их по ряду других причин. Сила сухого трения пропорциональна силе нормального давления:
Если имеется жидкая смазка, это будет уже вязкое трение между слоями жидкости (рис. 2.4, б). Аналогично обстоит дело и при движении тела, полностью погруженного в среду (рис. 2.4, в). Судно, идущее по поверхности воды, встрерис 2 4 чает еще сопротивление, связанное с образованием волн.
Во всех этих случаях сила трения зависит от скорости сложным образом. Чаще всего она не может быть даже записана аналитически (в виде формулы). Для сухого трения эта сила сравнительно мало зависит от скорости (при малых скоростях). Но трение покоя (v = 0) нельзя определить однозначно. Если тело покоится и нет силы, стремящейся сдвинуть тело, Fp равна нулю. Если такая сила есть, тело не сдвинется до тех пор, пока эта сила не станет равной некоторому значению Fpn, называемому трением покоя, которое несколько больше, чем сила сухого трения при движении (рис. 2.5, кривая 1). Поэтому нельзя находить Fp по моменту начала соскальзывания тела с наклонной плоскости при постепенном увеличении наклона, как это иногда рекомендуется.
Сила вязкого трения при v = 0 равна нулю. При малых скоростях она пропорциональна скорости (рис. 2.5, кривая 2):
При увеличении скорости F^ начинает расти быстрее. Это отклонение от линейности можно отразить добавлением в формулу (2.2) кубического члена:
Иногда пишут:
Обе формулы (2.3) и (2.4) приближенны (пригодны только при малых значениях v). На самом деле зависимость F (v) очень сложна и не имеет аналитического выражения. Формула (2.3) лучше отражает общий симметрийный подход, применяемый в физике (нечетные функции разлагаются в ряд по нечетным степеням аргумента). Мы предпочтем ее везде при дальнейшем изложении. На рисунке 2.6 приведен пример кривой Етр(и), полученной из измерений, и показано, в какой мере формулы (2.3) и (2.4) описывают реальную зависимость (кривые 1 и 2).
Порядки величин коэффициентов А и В в формуле (2.3) приведены в теме 7 настоящей главы (см. таблицу).
