Действует ли сила трения на тело, лежащее на плоской поверхности без внешней силы?

Я знаю, что если объект находится под наклоном, возникает трение как реакция на составляющую массы объекта, параллельную поверхности.

Точнее сказать, что существует статическое трение, действующее вверх по плоскости, равное и противоположное компоненту силы тяжести, действующей на объект вниз по плоскости. Статическое трение препятствует движению объекта по плоскости. Но если составляющая силы тяжести, действующей вниз по плоскости, превышает максимально возможную силу трения покоя, объект будет скользить по плоскости. Тогда сила трения, действующая вверх по плоскости, становится кинетической силой трения. Если вы сделаете диаграмму свободного тела, как предложил @Eagle, вы увидите это.

Я знаю, что если объект находится на плоской поверхности и к нему приложена внешняя горизонтальная сила, то в качестве реакции возникает сила трения.

Это верно.

Но как насчет объекта, лежащего на плоской поверхности без внешней силы? Сила трения не «существует» или не применяется? Если бы мне нужно было нарисовать FBD, была бы это просто сила гравитации и нормальная силовая реакция?

Сила трения существует только в противовес внешней приложенной силе. Оно равно нулю, если приложенная сила равна нулю. По мере увеличения приложенной внешней силы сила трения покоя увеличивается на ту же величину, так что результирующая сила равна нулю, и между объектом и поверхностью нет относительного движения. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнута максимальная сила статического трения, то есть для плоской поверхности.$f_{max}=μmg$где$μ$- коэффициент статического трения. Затем объект скользит, и кинетическое трение берет верх.

Надеюсь это поможет.

Трение — это саморегулирующаяся сила, противодействующая относительному контактному движению между двумя поверхностями. Если поверхность не идеально гладкая, всегда будет трение. Если блок находится на плоской поверхности, трение выравнивается до нуля, поскольку у блока нет тенденции тереться о плоскую поверхность. Если бы вы приложили хоть малейшую силу в горизонтальном направлении, сила трения постаралась бы ей противодействовать.

Рассмотрим тело на поверхности. То, что мы называем трением между телом и поверхностью, на самом деле является усредненным эффектом взаимодействия между бесчисленным количеством атомов в местах соприкосновения тела и поверхности. Когда тело неподвижно на поверхности, все эти индивидуальные взаимодействия между атомами компенсируют друг друга — они находятся в равновесии, и результирующая сила равна нулю. Таким образом, в целом на тело не действует чистая сила трения - если бы это было не так, трение заставляло бы тело двигаться.

Когда к телу приложена небольшая внешняя сила, оно немного сдвинется, и все миллионы крошечных сил несколько изменятся, некоторые из них будут возрастать, а некоторые ослабевать, пока снова не будет достигнуто равновесие. Если сила постепенно увеличивается, тело будет продолжать двигаться частично до точки, в которой равновесие больше не может поддерживаться, - после этой точки дальнейшее увеличение внешней силы будет ускорять тело по поверхности.

Если бы максимальная статическая сила трения была выражена в векторной форме, она была бы:

• $\mu_{s}$- коэффициент статического трения
• $\vec{F}_n$- нормальная сила
• $\hat{\textbf{u}}_{\perp F_n}$- единичный вектор приложенной внешней силы, перпендикулярный вектору нормальной силы

Итак, сила трения покоя отсутствует, если:

• поверхности не имеют трения
• на тело не действует нормальная сила (например, режим невесомости при свободном падении тел)
• внешняя сила не приложена перпендикулярно нормальной силе

Кстати, если бы сила трения покоя существовала без приложения внешней силы, то тело, положенное на плоскую поверхность, само начало бы двигаться с ускорением (второй закон Ньютона) без всякой видимой причины. Таким образом, это нарушило бы причинно-следственную связь.

Однако особенности поверхности, вызывающие силу трения, называемые неровностями , всегда существуют независимо от того, индуцируется сила трения или нет. Неровности:

В качестве бонусных баллов. Типичное землетрясение вызывается тем же механизмом трения, когда сила трения покоя уже не в состоянии удержать пару склеенных дрейфующих тектонических плит.