Сухое трение

Итак, мы знаем, почему книга не проваливается сквозь стол. Но что мешает ей соскользнуть, если

стол немного наклонен? Конечно, трение!

На первый взгляд объяснить происхождение силы трения очень просто. Ведь поверхность стола и обложка книги шероховаты. Это чувствуется на ощупь, а под микроскопом видно, что поверхность твердого тела более всего напоминает горную страну.

Бесчисленные выступы цепляются друг за друга, немного деформируются и не дают книге скользить. Таким образом, сила трения покоя вызвана теми же силами взаимодействия молекул, что и обычная упругость.

Вы увеличили наклон стола, и книга начала скользить. Очевидно, при этом начинается «скалывание» бугорков, разрыв молекулярных связей, не способных выдержать возросшую нагрузку. Сила трения по-прежнему действует, но это уже будет сила трения скольжения. Обнаружить «скалывание» бугорков не представляет труда: результатом такого «скалывания» является износ трущихся деталей.

0203.gif

Казалось бы, чем тщательнее отполированы поверхности, тем меньше должна быть сила трения. До известной степени это так. Шлифовка снижает, например, силу трения между двумя стальными брусками. Но не беспредельно! Сила трения внезапно начинает расти при дальнейшем увеличении гладкости поверхности. Это неожиданно, но все же объяснимо.

По мере сглаживания поверхностей они все теснее и теснее прилегают друг к другу. Однако до тех пор, пока высота неровностей превышает несколько молекулярных радиусов, силы взаимодействия между молекулами соседних поверхностей отсутствуют. Ведь это очень короткодействующие силы. Лишь при достижении некоего совершенства шлифовки поверхности сблизятся настолько, что силы сцепления молекул включатся в игру. Они начнут препятствовать смещению брусков друг относительно друга, что и обеспечивает силу трения покоя. При скольжении гладких брусков молекулярные связи между их поверхностями рвутся подобно тому, как у шероховатых поверхностей разрушаются Связи внутри самих бугорков. Разрыв молекулярных связей — вот то главное, чем отличаются силы трения от сил упругости, при возникновении которых таких разрывов не происходит. Из-за этого силы трения зависят от скорости.

Часто в популярных книгах и научно-фантастических рассказах рисуют картину мира без трения. Так можно очень наглядно показать как пользу, так и вред трения. Но не надо забывать, что в основе трения лежат электрические силы взаимодействия молекул. Уничтожение трения фактически означало бы уничтожение электрических сил и, следовательно, неизбежный полный распад вещества.