Μάθημα : ΦΥΣΙΚΗ Α' ΛΥΚΕΙΟΥ - Η ΤΡΙΒΗ

Η στατική τριβή είναι η δύναμη που εμποδίζει την πιθανή κίνηση δυο επιφανειών που βρίσκονται σε επαφή. Δηλαδή, εμφανίζεται ανάμεσα σε δυο επιφάνειες που βρίσκονται σε επαφή, και ενώ είναι ακίνητες η μία σε σχέση με την άλλη, η στατική τριβή εμποδίζει την σχετική τους κίνηση. Συμβολίζεται με Τ_στ και έχει μονάδα μέτρησης το 1Ν.  Είναι μια μεταβλητή δύναμη. Παίρνει τιμές από μηδέν έως μια μέγιστη τιμή που ονομάζεται οριακή (μέγιστη) στατική τριβή Τ_ορ  που υπολογίζεται από τη σχέση:

Τ_ορ = μ_ορ . Ν

όπου μ_ορ είναι ο συντελεστής μέγιστης (οριακής) στατικής τριβής, είναι καθαρός αριθμός δηλαδή δεν έχει μονάδα μέτρησης και εξαρτάται από τη φύση των επιφανειών που βρίσκονται σε επαφή. Όσο πιο τραχιές είναι οι επιφάνειες τόσο μεγαλύτερες τιμές παίρνει,

και Ν είναι η αντίδραση του εδάφους.

Η τριβή ολίσθησης συμβολίζεται με Τ και η σχέση που την υπολογίζει είναι:

Τ = μ∙Ν

 Η τριβή ολίσθησης είναι ανάλογη της αντίδρασης του εδάφους Ν.

 Ο συντελεστής αναλογίας μ λέγεται συντελεστής τριβής ολίσθησης και εκφράζει την εξάρτηση της τριβής ολίσθησης από τη φύση των επιφανειών που είναι σε επαφή. Είναι πηλίκο δυο δυνάμεων μ = Τ/Ν και είναι καθαρός αριθμός, δεν έχει δηλαδή μονάδα μέτρησης. Όσο πιο λείες είναι οι επιφάνειες τόσο πιο μικρές τιμές παίρνει.

          Η τριβή ολίσθησης είναι ανεξάρτητη του εμβαδού των τριβόμενων επιφανειών και ανεξάρτητη της ταχύτητας του ενός σώματος ως προς το άλλο, εφόσον η ταχύτητα δεν ξεπερνάει κάποιο όριο.

          Γενικά η δύναμη της τριβής σχεδιάζεται παράλληλη με την επιφάνεια επαφής των δυο σωμάτων και έχει φορά αντίθετη της κίνησης ή της πιθανής κίνησης των σωμάτων.

          Στο σχήμα που ακολουθεί φαίνεται ότι η ταχύτητα του σώματος είναι μηδέν. Άρα με βάση τον πρώτο νόμο του Newton η συνισταμένη των δυνάμεων είναι μηδέν. Άρα η F έχει ίδιο μέτρο με τη στατική τριβή. Πρακτικά μετρώντας την  F με το δυναμόμετρο, είναι σα να μετράμε και την στατική τριβή Τ.

Στα σχήματα που ακολουθούν η ταχύτητα παραμένει σταθερή (υ=σταθ.) Αυτό σημαίνει με βάση τον πρώτο νόμο του Newton, ότι η συνισταμένη των δυνάμεων είναι μηδέν. Άρα η δύναμη F είναι ίση κατά μέτρο με την τριβή ολίσθησης. Έτσι μετρώντας με το δυναμόμετρο τη δύναμη F είναι σα να μετράμε την τριβή ολίσθησης.

Στην ενότητα αυτή σου παραθέτω μια σειρά από προσομοιώσεις και σενάρια διδασκαλίας προκειμένου να εξοικειωθείς καλύτερα με την έννοια της τριβής.

Μια παρουσίαση της έννοιας της τριβής με μορφή power point θα σε κατατοπίσει πιο αναλυτικά. Σε αυτή περιέχονται και ασκήσεις από το σχολικό βιβλίο. Μπορείς να κάνεις και έλεγχο των απαντήσεών σου με τις αντίστοιχες λύσεις που δίνει άμεσα η παρουσίαση.

Η πρώτη προσομοίωση προέρχεται από την ιστοσελίδα του Tom Walsh. Εδώ μπορείς να μεταβάλλεις την κλίση του κεκλιμένου επιπέδου, την αρχική ταχύτητα του σώματος, τη μάζα του και τους συντελεστές τριβής και να δεις τα αποτελέσματα των επιλογών σου. Πρόκειται για μια εκπληκτική προσομοίωση που έχει δημιουργηθεί στο Geogebra.

Η δεύτερη προσομοίωση και η τρίτη προσομοίωση προέρχονται από την ιστοσελίδα του Ηλία Σιτσανλή.

Στην προσομοίωση που ενσωματώνω παρακάτω μπορείς να κάνεις μια επανάληψη στους νόμους του Newton αλλά σε συμβουλεύω να επικεντρωθείς στην ενότητα της τριβής.