Сила трения.
Трение покоя и трение скольжения
Опорный конспект по физике в 9 классе по темам «Трение покоя и трение скольжения, другие виды трения. Формула для вычисления модуля силы трения скольжения». Обновлен 15.08.2026 г. Вернуться к Списку конспектов по физике
Проверяемые элементы содержания (ПЭС):
👉 ФОП ООО: 8.13. Сила трения: сила трения скольжения, сила трения покоя, другие виды трения.
👉 ОГЭ: 1.12 Трение покоя и трение скольжения. Формула для вычисления модуля силы трения скольжения.
Эта тема — самая практичная в механике. Сила трения — это то, с чем вы сталкиваетесь каждую секунду: вы идёте по земле (трение покоя), пишете ручкой (трение скольжения), катите тележку (трение качения). Без трения мир был бы похож на каток.
Сила трения (Почему она возникает?)
Даже самые гладкие поверхности под микроскопом выглядят как горный хребет. Две причины возникновения трения:
1. Шероховатость поверхностей. Микроскопические бугорки и впадины цепляются друг за друга, как застежка-липучка.
2. Молекулярное притяжение. Если поверхности отполированы до зеркального блеска и сближены в вакууме, молекулы начинают притягиваться друг к другу, создавая дополнительное сцепление (это называется «схватывание»).
Вывод: Трение — это электромагнитное взаимодействие между атомами соприкасающихся поверхностей.
📌 Сила трения — это сила, возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному движению. Причиной возникновения трения является шероховатость трущихся поверхностей и взаимодействие молекул этих поверхностей. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется «механикой фрикционного взаимодействия» (трибология).
Сила трения возникает при движении одного тела по поверхности другого. Существуют следующие виды сил трения: сухое и жидкое (вязкое).
- Вязкое (жидкое) трение — это сила сопротивления, которая возникает при движении твёрдого тела в жидкой или газообразной среде, а также при перемещении одного слоя жидкости или газа относительно другого. Существует закон вязкого трения Ньютона (в 9-м классе не изучается).
- Сухое трение − трение, возникающее при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Силы сухого трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.
Внимание! Сила трения зависит от относительной скорости движения тел. В этом ее главное отличие от сил тяготения и упругости, зависящих только от расстояний.
Особенности силы трения
| Характеристика | Как ведет себя сила трения? |
| Зависит от силы нормального давления | Прямо пропорционально (\( F_{тр} \propto N \)). |
| Зависит от площади поверхности | НЕ зависит! (Если брусок перевернуть на другую грань, сила трения не изменится, если масса и материалы те же). |
| Зависит от скорости | Для малых скоростей — почти не зависит. На очень высоких скоростях — сложно, но в ОГЭ об этом не спрашивают. |
| Направление | Всегда против движения (или против попытки движения). |
Виды сухого трения
В зависимости от характера движения тел друг относительно друга, различают три вида трения.
| Вид трения | Что происходит? | Величина (сила) | Пример |
| Трение покоя | Тело не движется, сила пытается его сдвинуть. Сила трения покоя равна приложенной силе (пока тело не сдвинулось). | Самая большая! (Максимальная сила трения покоя чуть больше силы трения скольжения). | Шкаф, который вы пытаетесь сдвинуть с места. |
| Трение скольжения | Тело скользит по поверхности. | Средняя (меньше, чем трение покоя). | Санки, которые катятся по снегу (если не подмазаны) или брусок, скользящий по столу. |
| Трение качения | Тело катится по поверхности (колесо, шарик). | Самая маленькая! (В 10–20 раз меньше трения скольжения). | Колесо велосипеда, подшипники, шариковая ручка. |
Главный вывод: \( F_{покоя} > F_{скольжения} > F_{качения} \). Именно поэтому человечество изобрело колесо!
Формула для вычисления модуля силы трения скольжения
Самая важная формула для задач ОГЭ. Сила трения скольжения:
\( F_{тр} = \mu \cdot N \)
где
\( F_{тр} \) — модуль силы трения (Н)
\( \mu \) — коэффициент трения (безразмерная величина, зависит от материалов и качества обработки поверхностей).
\( N \) — сила нормального давления* (сила, с которой тело давит на опору перпендикулярно поверхности).
Для горизонтальной поверхности: Если тело лежит на горизонтальной поверхности, то сила нормального давления \( N \) равна весу тела (\( N = mg \)):
\( F_{тр} = \mu \cdot m \cdot g \)
❗️ Важно: Формула \( F_{тр} = \mu N \) работает только для трения скольжения! Для трения покоя и качения такой простой формулы нет (они сложнее). Но в стандартных школьных задачах эта формула используется для всех видов сухого трения.
Коэффициент трения (μ) – это безразмерная величина. Он зависит от свойств соприкасающихся поверхностей и не зависит от силы давления (соответственно, и от силы реакции опоры, так как это силы, описываемые третьим законом Ньютона) и от площади соприкасающихся поверхностей.
Особенности видов сил трения
О природе трения качения (Почему оно меньше?)
Когда колесо катится, оно не «царапает» поверхность (как при скольжении), а перекатывается через микронеровности. Деформация поверхности под колесом гораздо меньше, и площадь фактического контакта меньше. Именно поэтому качение требует меньшей силы.
Сила трения покоя
Сила трения покоя возникает в ситуации возможного движения одного тела по поверхности другого и направлена вдоль поверхности соприкосновения, против направления возможного движения. Сила трения покоя саморегулирующаяся – может принимать любые значения от 0 до максимального.
Сила трения покоя имеет важную особенность – она может не только препятствовать возможному движению, но и обеспечивать это движение. Например, при ходьбе поверхность обуви взаимодействует с поверхностью дороги – они «отталкиваются» друг от друга. При этом в соответствии с третьим законом Ньютона возникают две силы взаимодействия – силы трения покоя. Одна из них действует на поверхность дороги, другая – на поверхность обуви, обеспечивая тем самым движение пешехода.
Внимание! При решении стандартных физических задач принимается, что максимальная сила трения покоя равна силе трения скольжения и рассчитывается по формуле Fтр = μN, где N – сила реакции опоры; μ – коэффициент трения.
Сила трения скольжения
Сила трения скольжения возникает при движении тела по поверхности другого тела, направлена в сторону, противоположную направлению вектора скорости движущегося тела.
Решение типовых задач
ЗАДАЧА №1 (Прямая — нахождение силы трения)
Условие: Брусок массой 2 кг равномерно тянут по столу. Коэффициент трения между бруском и столом \( \mu = 0,3 \). Найдите силу трения скольжения. (\( g = 10 \)).
Дано:
\( m = 2 \, кг \)
\( \mu = 0,3 \)
\( g = 10 \)
Решение:
1. \( N = mg = 2 \cdot 10 = 20 \, Н \).
2. \( F_{тр} = \mu \cdot N = 0,3 \cdot 20 = 6 \, Н \).
Ответ: \( 6 \, Н \).
ЗАДАЧА №2 (Равномерное движение — нахождение коэффициента)
Условие: Для равномерного перемещения саней по горизонтальной дороге к ним прикладывают силу 50 Н. Масса саней с грузом 100 кг. Найдите коэффициент трения. (\( g = 10 \)).
Дано:
\( F_{тяги} = 50 \, Н \)
\( m = 100 \, кг \)
\( g = 10 \)
Решение:
1. При равномерном движении \( F_{тяги} = F_{тр} = 50 \, Н \).
2. \( N = mg = 100 \cdot 10 = 1000 \, Н \).
3. \( \mu = \frac{F_{тр}}{N} = \frac{50}{1000} = 0,05 \).
Ответ: \( 0,05 \).
ЗАДАЧА №3 (Сравнение трения — качение и скольжение)
Условие: Тело массой 20 кг скользит по льду. Коэффициент трения скольжения \( \mu = 0,05 \). Какую силу нужно приложить, чтобы катить это же тело на колесах, если сила трения качения составляет 20% от силы трения скольжения?
Дано:
\( m = 20 \, кг \)
\( \mu_{ск} = 0,05 \)
\( F_{кач} = 0,2 \cdot F_{ск} \)
\( g = 10 \)
Решение:
1. \( N = mg = 20 \cdot 10 = 200 \, Н \).
2. \( F_{ск} = \mu_{ск} \cdot N = 0,05 \cdot 200 = 10 \, Н \).
3. \( F_{кач} = 0,2 \cdot 10 = 2 \, Н \).
Ответ: \( 2 \, Н \) (в 5 раз меньше, чем сила трения скольжения).
Шпаргалка «Сила трения»
| Понятие | Формула / Правило |
| Сила трения скольжения | \( F_{тр} = \mu \cdot N \) |
| Сила нормального давления (горизонталь) | \( N = mg \) |
| Сила нормального давления (наклонная плоскость) | \( N = mg \cdot \cos \alpha \) |
| Коэффициент трения | \( \mu = \frac{F_{тр}}{N} \) (безразмерный) |
| Направление силы трения | Против движения (или попытки движения). |
| Зависимость от площади | НЕ зависит (брусок перевернули — сила та же). |
Сравнение видов трения (Таблица для запоминания)
| Характеристика | Трение покоя | Трение скольжения | Трение качения |
| Когда возникает? | При попытке сдвинуть тело. | При скольжении тела по поверхности. | При качении тела по поверхности. |
| Величина (сравнение) | Самая большая | Средняя | Самая маленькая |
| Формула | Нет простой формулы | \( F_{тр} = \mu N \) | Нет простой формулы |
| Примеры | Шкаф на полу | Санки, брусок | Колесо, шарик |
Типичная ошибка (ОГЭ-ловушка)
⚡️ Ошибка: Считают, что сила трения зависит от площади поверхности.
Пример: Брусок лежит на столе широкой гранью (площадь 0,02 м²), его переворачивают на узкую грань (площадь 0,005 м²). Масса та же. Сила трения не изменится, потому что \( F_{тр} = \mu mg \), а \( mg \) не изменилось.
Запомните: В школьных задачах сила трения не зависит от площади соприкосновения. Она зависит только от силы нормального давления и коэффициента трения!
(с) Ниже в учебных целях использованы схемы из учебного пособия «Физикa в таблицaх и схeмах: Все темы школьной программы. 7—11 классы. — СПб.: Издательский Дом «Литeрa», 2023», автор: Янчeвскaя О. В.
❓ Вопрос на подумать: Автомобиль резко тормозит. Колёса блокируются (перестают вращаться) и скользят по асфальту. Почему тормозной путь на сухом асфальте короче, чем на мокром?
Конспект урока по физике «Трение покоя и трение скольжения, другие виды трения. Формула для вычисления модуля силы трения скольжения».
- Вернуться к Списку конспектов по физике для 7-11 классов
- Найти конспект через Кодификатор ОГЭ по физике
- Найти конспект через Кодификатор ЕГЭ по физике
