Приведите примеры практического использования силы трения в технических системах автомобиля кратко

Обновлено: 02.07.2024

1. Какая сила удерживает тела на наклонной плоскости?

2. Почему шкаф сдвигается с места под действием только определённой силы? Приведите примеры практического использования силы трения покоя.

1. Сила трения покоя.

2. Шкаф сдвинется с места, если действующая на него сила превысит силу трения покоя. На практике сила трения покоя используется, например, в тормозных дисках автомобиля для удержания его в покое на склоне; сила трения препятствует откручиванию гайки с болта и т.д.

Пробовали ли вы ездить на автомобиле в гололед? Удовольствие не из приятных. Так же, впрочем, как и быть пешеходом в такую же пору года. Когда дорога покрыта коркой льда, мы говорим: плохое сцепление. Что это означает?

Это означает, что трение между колесами и дорогой очень маленькое. И если это полезно в случае перемещения грузов волоком, например, на санках, то очень вредно в ситуации, когда необходимо резко затормозить или сменить направление движения. Роль силы трения в жизни человека огромна, этого нельзя отрицать.

И наша задача сводится к тому, чтобы максимально эффективно использовать силу трения в быту и в технике для облегчения жизни.

Роль силы трения в быту

Роль силы трения в быту сводится к тому, что мы можем ходить и ездить, что предметы не выскальзывают у нас из рук, что полки и картины висят на стенах, а не падают, даже одежду мы носим благодаря трению, которое удерживает волокна в составе нитей, а нити в структуре тканей.

Но трение может играть и отрицательную роль. Именно из-за него нагреваются и изнашиваются движущиеся части различных механизмов. В таких случаях его стараются уменьшить. Существует несколько способов уменьшения трения.

Один из них – это введение смазки между трущимися поверхностями. Смазка уменьшает соприкосновение тел, и трутся не тела, а слои жидкости. А трение в жидкости намного меньше, чем сухое трение.

Еще примеры силы трения в быту:

мы можем писать на бумаге
вещи, стоящие на вашем столе, не улетают от малейшего сквозняка
одежда, которая висит на вашем стуле или плечиках в шкафу
вы можете водите компьютерной мышкой по коврику
вы с трудом двигаете шкаф, т.к. есть сила трения
но если случайно разлить подсолнечное масло на кухне, любой входящий будет скользить, т.к. уменьшится сила трения об пол, но аккуратнее, не упадите сами :)
ковер сильно уменьшает силу трения
смазывание петлей дверей
музыкальные инструменты

Сила трения в технике

Еще одним способом уменьшить трение является применение шариковых и роликовых подшипников. Внутреннее кольцо подшипника одевается на вал какого-либо механизма, а наружное кольцо закрепляют в корпусе машины или станка. И когда вал начинает вращаться, то он не скользит, а катится на шариках или роликах между кольцами подшипника.

А мы знаем, что сила трения качения значительно меньше трения скольжения. Поэтому вращающиеся части изнашиваются гораздо медленнее. Применяют также воздушную подушку, уменьшение площади соприкасающихся тел, а также шлифовку.

Например, чтобы уменьшить силу трения между льдом и коньками, коньки точат, делая поверхность соприкосновения меньше, а лед шлифуют, делая его максимально гладким. Так же уменьшают трение при резке чего-либо в быту и на производстве, затачивая ножи как можно острее.

Роль силы трения в технике не всегда отрицательна, как могло показаться. Ведь, например, когда мы заменяем силу трения скольжения трением качения, чтобы уменьшить взаимодействие трущихся поверхностей, то следует помнить, что если бы трение отсутствовало совсем, то колеса или шарики в подшипниках просто-напросто прокручивались бы, не приводя тело в движение.

Еще примеры силы трения в технике:

автомобиль может тормозить
на севере люди передвигаются на санках и лыжах - так быстрее, т.к. меньше сила трения
езда на велосипеде
любые смазанные детали работают лучше
в шарикоподшипниках возникает сила трения качения
колеса с шипами или даже с цепями
механизмы для передачи или преобразования движения с помощью трения, т.н. фрикционные механизмы

Роль силы трения в природе

Стоит упомянуть и о роли силы трения в природе. Пример – это шероховатые лапки насекомых для улучшения сцепления с поверхностью, или, наоборот, это гладкие тела рыб, покрытые слизью для уменьшения трения о воду.

В природе животные и растения давно научились приспосабливаться и использовать силу трения себе во благо. То же необходимо делать и человеку, дабы обеспечить себе комфортное существование на планете Земля.

Рассмотрим роль силы трения в природе и технике. Человек сталкивается с ней постоянно, даже не задумываясь о том, насколько важна данная сила.

Примеры силы трения в природе и технике встречаются повсеместно. К примеру, достаточно проблематично и опасно передвигаться в гололед и пешеходам, и транспортным средствам. Для того чтобы снизить степень скольжения, должна быть увеличена сила трения. В природе и в технике она имеет огромное значение.

Плюсы и минусы

В том случае, когда трение необходимо для человека, его стараются увеличивать. Где проявляется сила трения в природе и в технике? Она позволяет человеку ездить и ходить. Вещи, благодаря данной силе, не выскальзывают из рук, стулья и столы остаются на прежнем месте. Силы трения в быту, природе и технике есть даже между волокнами ткани, из которых создана наша одежда.

Среди ее негативных проявлений можно отметить изнашиваемость и нагревание разнообразных механизмов.

Способы снижения

Как может быть изменена сила трения в природе и в технике? Есть несколько способов ее уменьшения. Введение смазки между двумя трущимися поверхностями приводит к появлению трения между слоями жидкости. Оно будет намного меньше, чем при сухом трении.

Типичные примеры

Что представляет собой сила трения? В природе и в технике можно упомянуть множество примеров, когда человеку приходится с ней сталкиваться:

за счет трения на бумаге остаются следы от карандаша и шариковой ручки;
эта сила удерживает на плечиках одежду;
можно водить по коврику компьютерной мышкой, наблюдая за перемещением на экране курсора

Именно трение мешает передвигать по полу тяжелую мебель. Постелив ковровое покрытие, можно изменить силу трения, упростив перемещение по комнате.

Значимость в технике

Рассмотрим применение силы трения в природе и технике. В частности, на ее основе создаются роликовые и шариковые подшипники. Внутреннее кольцо его одевают на вал механизма, наружное фиксируют в корпусе станка либо транспортного средства. После того как вал начнет вращаться, он не будет скользить, а станет катиться на роликах либо шариках между кольцами самого подшипника. Такое инженерное решение понижает изнашиваемость деталей, увеличивает их эксплуатационный срок службы.

Чтобы уменьшить трение, площадь поверхности соприкасающихся тел уменьшают, используют шлифовку (делают ее гладкой).

Фигуристы, затачивая коньки, уменьшают площадь соприкосновения со льдом, что позволяет им с легкостью выполнять сложные элементы во время произвольной или обязательной программы.

Для повышения гладкости льда, на него выезжает специальная машина (каток), после завершения ее работы покрытие становится безупречным.

Уменьшение трения необходимо и в быту. В частности, снижают силу трения для выполнения различных операций, натачивая бытовые режущие (колющие) предметы: иглы, ножницы, ножи.

Трение скольжения в технике не допускает износа механизмов, позволяет колесам и шарикам проскальзывать без перегревания.

Среди примеров положительного влияния большой силы трения в технике можно отметить:

передвижение на снегоходах по льду и снегу;
торможение колес передвигающегося транспорта;
использование гусениц для увеличения площади сцепления;
большие протекторы автомобильных шин.

Сложно представить себе существование живых существ в экосистеме без силы трения. Например, лапки насекомых имеют шероховатую поверхность, чтобы ползти по поверхностям разных типов. С помощью волосатых усиков ползучие растения передвигаются, а гладкая чешуя позволяет рыбам снижать трение о воду. Слон на протяжении всего периода своего существования, растения и животные научились использовать трение для своей пользы.

Это интересно

Если бы не существовало силы трения, в таком случае у человека бы из рук падали предметы, он не смог бы нормально передвигаться по поверхности. Именно благодаря этой силе образуются кометы и планеты, со склонов гор стекает вода, удерживаются на вершинах снежные шапки.

Цепкие хвосты приматов позволяют им с легкостью передвигаться по деревьям, спасаться при помощи хвоста от хищников. Без силы трения ни одно транспортное средство не начало бы своего движения. Колеса бы проскальзывали при вращении, машина буксовала, уехать на ней было бы невозможно. Интерес представляют подшипники различного вида, которые позволяют уменьшать трение, не выводя из нормальной эксплуатации сам механизм. Благодаря трению картины и фотографии можно красиво разместить на стенах, они не будут падать. Трение между волокнами в структуре ткани позволяет создавать на ткацких фабриках материю, из которой затем шьют одежду. К сожалению, часто трение играет и отрицательную роль в жизни человека. Именно поэтому так важно уменьшать эту силу. Проанализируем основные варианты ее снижения, применяемые в настоящее время в быту и в технике.

В частности, можно вводить между трущимися поверхностями смазку. Она не позволяет деталям нагреваться, следовательно, существенно увеличивает срок службы деталей, растет и продолжительность эксплуатации самого механизма. Смазка не полностью устраняет трение, а лишь делает его значительно меньше. Среди тех примеров трения, которые встречаются нам в повседневной жизни, можно упомянуть возможность рисовать, писать на бумаге.

Подведем итоги

Для уменьшения трения между льдом и коньками, их точат, а поверхность льда шлифуют. Несмотря на то, что трение может иметь негативное влияние, именно благодаря этой силе тормозит транспорт, люди могут передвигаться на лыжах или санках, ездить на коньках, велосипеде. В гололед резина с шипами спасает водителю и пассажирам жизнь, а шарикоподшипники со смазкой не дают деталям автомобиля разогреваться. При правильном использовании можно сделать трение надежным союзником.

Окружающий нас мир - это мир движения, в котором ни одно тело не находится в состоянии абсолютного покоя. В то же время неравномерное движение было бы невозможным, если бы не существовала так называемая сила трения. В данной статье приведем примеры проявления силы трения в природе и в технике.

Что такое трение в физике

Прежде чем рассматривать примеры силы трения в природе и в технике, следует понять? что представляет собой эта сила.

Под трением в физике понимают любое силовое взаимодействие, которое препятствует механическому движению и появляется в области контакта двух тел. Сила трения - это контактная сила взаимодействия, причем агрегатное состояние контактирующих материалов не имеет никакого значения в плане существования этой силы.

В общем случае выделяют четыре вида трения. Первые три из них относятся к контакту твердого тела с твердым. Это следующие виды:

трение покоя;
трение скольжения;
трение качения.

Четвертый вид трения не имеет специального названия. Он проявляется при движении тел в текучих субстанциях, то есть в газах и жидкостях.

Трение покоя и примеры его действия

Начнем раскрытие вопроса силы трения в технике и в природе с примеров проявления трения покоя. Этот вид трения действует между любым твердым телом и поверхностью, на которой оно покоится. Сила трения покоя прямо пропорциональна реакции опоры N, с которой поверхность действует на тело. Соответствующая формула для ее вычисления имеет вид:

где µ_t - коэффициент, который измеряется экспериментально и зависит от материала взаимодействующих тел.

Каждый из нас замечал: чтобы сдвинуть любой предмет, необходимо приложить некоторую силу. Например, передвинуть шкаф или толкнуть машину с места. Трудность выполнения этих манипуляций связана с действием трения покоя против направленной человеком внешней силы.

Важность трения покоя огромна. Так, благодаря этой силе предметы не падают с полок и столов, которые слегка наклонены к горизонту. Благодаря трению покоя оказывается возможным само движение людей и транспортных средств. Например, когда подошва нашей ноги отталкивается от пола, чтобы сообщить телу направленный вперед импульс, то отсутствие проскальзывания подошвы по полу обеспечивается трением покоя.

Трение скольжения и примеры его проявления

Продолжая рассмотрение силы трения в природе и в технике, перейдем к трению скольжения. Под ним понимают существование контактной силы, препятствующей движению скольжения одного твердого тела по поверхности другого. Формула для определения этой силы имеет точно такой же вид, как для трения покоя, поэтому приводить ее не будем. Тем не менее отметим, что коэффициент трения скольжения µ_t всегда на несколько десятков процентов меньше аналогичного коэффициента для трения покоя. Последнее означает, что сила, препятствующая скольжению, всегда меньше той, что препятствует началу движения.

Яркими примерами в технике силы трения скольжения являются катание на коньках и лыжах. В обоих случаях стремятся уменьшить рассматриваемую силу трения, чтобы скольжение происходило с наименьшими энергетическими потерями. Так, в случае лыж используют специальную смазку на основе воска. Он делает поверхность лыж менее шероховатой, что способствует уменьшению силы трения. В случае коньков следует отметить, что в области соприкосновения стали и льда в результате огромного давления происходит плавление льда. Появившаяся тонкая водяная прослойка значительно уменьшает коэффициент трения между стальным коньком и льдом.

Примером в природе силы трения скольжения является следующий: в зимнее время часто можно видеть, что улицы в городах посыпают солью и песком. Делают это с целью увеличения силы трения покоя и скольжения, что предотвращает травмы пешеходов от падения на скользкой поверхности и сокращает количество автомобильных аварий на дорогах.

Трение качения в технике

Изобретение колеса стало гигантским шагом вперед в развитии человечества. Это стало возможным благодаря силе трения качения. Формула для ее расчета идентична выражениям для описанных выше видов трения. Тем не менее эта сила имеет совершенно иную природу. Она связана не с шероховатостями на поверхностях, а с деформацией катящегося тела, например, колеса.

Важным отличием силы трения качения от сил трения покоя и скольжения является то, что оно во многих случаях в 10-100 раз меньше. Именно поэтому автомобили способны двигаться по дорогам с огромной скоростью и малыми энергетическими затратами.

Еще одним примером в технике силы трения качения является вращение подшипников вокруг соответствующих металлических осей. Для уменьшения трения качения и скольжения в подшипниках также используют смазку. Отметим, что изобретение подшипника имеет не менее важное значение, чем изобретение самого колеса. Благодаря подшипникам осуществляются все виды вращательного движения различных механизмов (лопастей, педалей, колес).

Трение в текучих субстанциях

Это трение появляется всегда, когда твердое тело движется в объеме газа или жидкости. Примерами в технике и природе силы трения в газах являются полеты самолетов и птиц.

В жидкостях трение действует на обитателей морей и океанов, когда они плывут под водой. Заостренная форма рыб, а также подводных лодок и кораблей призвана уменьшить силу трения при движении в воде.

Действие различных видов трения на примере движения автомобиля

Выше был приведен ряд примеров сил трения в технике и в природе. В действительности же при движении объекта на него одновременно оказывают действие несколько видов сил трения. Например, чтобы начать движение, автомобиль должен преодолеть силу трения покоя. Как только он это сделает, то в процессе перемещения по дороге на него начнет действовать трение качения. При повороте или торможении автомобиля происходит частичное проскальзывание колес по асфальту, то есть появляется трение скольжения. Наконец, при движении автомобиль преодолевает не только трение качения, но и связанное с воздействием воздуха трение.

Читайте также: