Сравнение трения покоя и трения скольжения

В прошлых видео я упоминал, что коэффициент трения скольжения иногда немного меньше и приблизительно равен коэффициенту трения покоя. Из-за этого у вас мог возникнуть вопрос, (по крайней мере, у меня в свое время он возникал), почему коэффициент трения скольжения меньше, в чем причина этого? И вот лучшая теория, которую я могу представить на основании того, что я читал… Давайте подумаем об этом таким образом. Посмотрим с общечеловеческой точки зрения. Например у нас есть блок, это статический случай. Давайте я нарисую. Я нарисую этот статический случай вот тут. Итак, у меня есть блок, который неподвижно лежит на поверхности, нарисую ее другим цветом. На какой-нибудь поверхности, вот тут. И вот тут у меня будет блок движущийся с какой-то постоянной скоростью относительно этой поверхности. Давайте я нарисую это. Итак, он двигается с какой-то постоянной скоростью. И вот что интересно: если полагать, что масса не меняется и поверхность не меняется, тогда почему коэффициент трения покоя – (действительно интересно) вот здесь, блок неподвижен –почему коэффициент трения покоя больше коэффициента трения скольжения? Другими словами, почему, чтобы преодолеть силу трения покоя и начать ускорять объект,нужно применить силу большую, чем силу, которую нужно приложить к движущемуся телу чтобы продолжать его ускорять? Потому что в этом случае противодействующая сила трения будет меньше. Давайте подумаем об этом. Я увеличу рисунок до уровня атомов. Когда мы рассматриваем ситуацию на атомном уровне, мы видим, что практически не существует абсолютно гладких предметов. Поверхность может выглядеть как-то так. Итак, давайте я нарисую молекулы, из которых состоит поверхность. Это лучшее, на что я способен. Итак, молекулы. Если вы увеличите поверхность очень сильно, она будет выглядеть как-то так, и когда вы – вы понимаете, что мы увеличиваем до уровня атомов невообразимо малого, намного меньше, чем эта коробка. Но я пытаюсь посмотреть что происходит с молекулами или атомами, где они взаимодействуют. Молекулы коробки выглядят как-то так. Они совершенно не гладкие. Я надеюсь, что это видео поможет лучше понять все эти силы и взаимодействия, о которых мы говорим на протяжении курса. Это вообще очень философски, ведь ничего на самом деле не взаимодействует ни с чем. Вы – это всего лишь атомы, которые отталкиваются друг от друга, потому что их электроны… Электромагнитная сила отталкивания между ними не дает им приблизиться близко. Так что, когда вы толкаете предмет, это всего лишь электроны или облако электронов в вашей руке толкают электронное облако ручки, которую вы держите, или кнопки на клавиатуре, или кружки. Они отталкиваются и заставляют двигаться в другом направлении. Так что происходит не взаимодействие реальных предметов, как мы его себе представляем. Но есть еще более удивительные вещи. Посмотрите видео по химии, если вы хотите как следует это понять. Большинство этих атомов находятся в свободном состоянии. А электронное облако – это то место, где электрон находится с наибольшей вероятностью – огромно по сравнению с размером электрона или с размером ядра атома. Так что выходит, что огромное свободное пространство нажимает на другое огромное свободное пространство, используя электромагнитную силу. Но мы говорим о трении. Итак, если вы сильно увеличите это место, когда блок неподвижен, вы увидите, что поверхность не гладкая, и молекулы неподвижного тела могут как бы «притираться» друг к другу. Они могут находиться в этих маленьких бороздках вот тут. И если вы попытаетесь сдвинуть этот объект, если вы попробуете придать ему ускорение влево при помощи какой-то силы, вы должны преодолеть, разрушить связь, переместить пару атомов или пару молекул, связь должна разрушиться вот тут и этот атом должен переместиться вниз. Вы этого не замечаете. Мы не замечаем перемещения блока. Вы не заметите это из-за малого размера и диаметра молекулы, но вы должны это сделать. Вы должны разрушить связь, чтобы заставить предмет двигаться. Когда предмет движется, у молекул нет возможности застрять в этих бороздках. Итак, давайте я нарисую что-то, что уже двигается. Постараюсь нарисовать такую же поверхность. Итак, я пытаюсь нарисовать поверхность похожей на уже нарисованную. Подразумевается, что это одна и та же поверхность. Когда блок движется, молекулы больше не находятся в бороздках. Весь предмет двигается, как бы скользит по поверхности. Теперь это выглядит как-то так. Я постараюсь нарисовать это. Может быть блок немного переместили, чтобы он мог скользить, таким образом, вы преодолели трение покоя. Итак, теперь –я пытаюсь нарисовать такую же поверхность вот здесь. Итак, теперь он двигается, у молекул не получается застрять. Они как бы подпрыгивают вверх. Так вы поймете лучше всего. Реальная сила трения заключается в том, что во время движения молекулы будут застревать вот тут или тут. Но тут также присутствуют разные типы химических связей между атомами, которые постоянно разрываются и формируются заново. Если вы хотите придать этому предмету ускорение, вам нужно продолжать разрушать вот эти связи. По сути, так вы преодолеваете силу трения. Тут у вас могут быть те же связи. И вы должны преодолеть не только эти связи, но и эти бороздки. Получается, что вам надо преодолеть немного больше. Это и есть объяснение. В этой области все еще проводятся исследования. Важно и интересно понять, что происходит на уровне атомов. Таково общее объяснение того, почему коэффициент трения покоя больше чем коэффициент трения скольжения.