1. Co to jest tarcie?

Tarcie to siła działająca przeciwnie do ruchu ciała po powierzchni innego ciała.

* Powoduje opór ruchu.

* Istnieją dwa główne rodzaje tarcia:

* tarcie statyczne – zapobiega rozpoczęciu ruchu,

* tarcie kinetyczne (dynamiczne) – działa podczas ruchu.

—

2. Współczynnik tarcia

Współczynnik tarcia ($\mu$) jest liczbą bezwymiarową, która opisuje jak bardzo powierzchnie się stawiają opór.

* $\mu_s$ – współczynnik tarcia statycznego,

* $\mu_k$ – współczynnik tarcia kinetycznego.

* Zależność między siłą tarcia a siłą nacisku:

$$F_\text{tarcia} = \mu \cdot F_\text{nacisku}$$

* Siła tarcia jest prostopadła do powierzchni styku.

* Wartość siły tarcia nie zależy od powierzchni styku, tylko od siły nacisku i współczynnika tarcia.

—

3. Przykłady

Przykład 1 – tarcie statyczne

Ciało o masie $m = 5 \text{ kg}$ spoczywa na poziomej powierzchni.

* Współczynnik tarcia statycznego $\mu_s = 0,4$.

* Siła nacisku: $F_n = m g = 5 \cdot 9,81 = 49,05 \text{ N}$

$$F_\text{tarcia,max} = \mu_s F_n = 0,4 \cdot 49,05 \approx 19,62 \text{ N}$$

* Jeśli siła pozioma jest mniejsza niż 19,62 N, ciało nie ruszy.

—

Przykład 2 – tarcie kinetyczne

Ciało porusza się z $\mu_k = 0,3$.

* Siła nacisku $F_n = 50 \text{ N}$

$$F_\text{tarcia} = \mu_k F_n = 0,3 \cdot 50 = 15 \text{ N}$$

* Siła tarcia przeciwdziała ruchowi, ale ciało już się porusza.

—

4. Właściwości siły tarcia

* Zawsze działa przeciwnie do kierunku ruchu.

* Zależy od:

* współczynnika tarcia $\mu$,

* siły nacisku $F_n$.

* Nie zależy znacząco od powierzchni styku ani prędkości (w ruchu jednostajnym).

—

5. Karta pracy – zadania

• Ciało o masie 10 kg spoczywa na poziomej powierzchni. Współczynnik tarcia statycznego $\mu_s = 0,5$. Oblicz maksymalną siłę tarcia.
• Ciało porusza się po poziomej powierzchni z $\mu_k = 0,3$. Siła nacisku $F_n = 60 \text{ N}$. Oblicz siłę tarcia.
• Rysunek: narysuj siłę tarcia działającą na ciało poruszające się po powierzchni poziomej.
• Ciało o masie 8 kg jest pchane siłą 20 N, $\mu_s = 0,25$. Czy ciało ruszy? Oblicz maksymalną siłę tarcia.

—

6. Podsumowanie

* Siła tarcia działa przeciwnie do ruchu i zależy od współczynnika tarcia i siły nacisku.

* Wzór:

$$F_\text{tarcia} = \mu F_n$$

* Tarcie statyczne zapobiega rozpoczęciu ruchu, tarcie kinetyczne opóźnia ruch ciała już w ruchu.