Реферат сила трения в природе 7 класс
Обновлено: 02.07.2024
\u0412 \u043f\u0440\u0438\u0440\u043e\u0434\u0435 \u0438 \u0442\u0435\u0445\u043d\u0438\u043a\u0435 \u0442\u0440\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0438\u043c\u0435\u0435\u0442 \u0431\u043e\u043b\u044c\u0448\u043e\u0435 \u0437\u043d\u0430\u0447\u0435\u043d\u0438\u0435. \u0422\u0440\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043c\u043e\u0436\u0435\u0442 \u0431\u044b\u0442\u044c \u043f\u043e\u043b\u0435\u0437\u043d\u044b\u043c \u0438 \u0432\u0440\u0435\u0434\u043d\u044b\u043c. \u041a\u043e\u0433\u0434\u0430 \u043e\u043d\u043e \u043f\u043e\u043b\u0435\u0437\u043d\u043e, \u0435\u0433\u043e \u0441\u0442\u0430\u0440\u0430\u044e\u0442\u0441\u044f \u0443\u0432\u0435\u043b\u0438\u0447\u0438\u0442\u044c, \u043a\u043e\u0433\u0434\u0430 \u0432\u0440\u0435\u0434\u043d\u043e - \u0443\u043c\u0435\u043d\u044c\u0448\u0438\u0442\u044c.
\u0411\u0435\u0437 \u0442\u0440\u0435\u043d\u0438\u044f \u043f\u043e\u043a\u043e\u044f \u043d\u0438 \u043b\u044e\u0434\u0438, \u043d\u0438 \u0436\u0438\u0432\u043e\u0442\u043d\u044b\u0435 \u043d\u0435 \u043c\u043e\u0433\u043b\u0438 \u0431\u044b \u0445\u043e\u0434\u0438\u0442\u044c \u043f\u043e \u0437\u0435\u043c\u043b\u0435, \u0442\u0430\u043a \u043a\u0430\u043a \u043f\u0440\u0438 \u0445\u043e\u0434\u044c\u0431\u0435 \u043c\u044b \u043e\u0442\u0442\u0430\u043b\u043a\u0438\u0432\u0430\u0435\u043c\u0441\u044f \u043d\u043e\u0433\u0430\u043c\u0438 \u043e\u0442 \u0437\u0435\u043c\u043b\u0438. \u041d\u0435 \u0431\u0443\u0434\u044c \u0442\u0440\u0435\u043d\u0438\u044f, \u043f\u0440\u0435\u0434\u043c\u0435\u0442\u044b \u0432\u044b\u0441\u043a\u0430\u043b\u044c\u0437\u044b\u0432\u0430\u043b\u0438 \u0431\u044b \u0438\u0437 \u0440\u0443\u043a.
\u0423 \u043c\u043d\u043e\u0433\u0438\u0445 \u0440\u0430\u0441\u0442\u0435\u043d\u0438\u0439 \u0438 \u0436\u0438\u0432\u043e\u0442\u043d\u044b\u0445 \u0438\u043c\u0435\u044e\u0442\u0441\u044f \u0440\u0430\u0437\u043b\u0438\u0447\u043d\u044b\u0435 \u043e\u0440\u0433\u0430\u043d\u044b, \u0441\u043b\u0443\u0436\u0430\u0449\u0438\u0435 \u0434\u043b\u044f \u0445\u0432\u0430\u0442\u0430\u043d\u0438\u044f. \u0412\u0441\u0435 \u043e\u043d\u0438 \u0438\u043c\u0435\u044e\u0442 \u0448\u0435\u0440\u043e\u0445\u043e\u0432\u0430\u0442\u0443\u044e \u043f\u043e\u0432\u0435\u0440\u0445\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c \u0434\u043b\u044f \u0443\u0432\u0435\u043b\u0438\u0447\u0435\u043d\u0438\u044f \u0442\u0440\u0435\u043d\u0438\u044f.
\u0412\u043e \u043c\u043d\u043e\u0433\u0438\u0445 \u0441\u043b\u0443\u0447\u0430\u044f\u0445 \u0442\u0440\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0432\u0440\u0435\u0434\u043d\u043e \u0438 \u0441 \u043d\u0438\u043c \u043f\u0440\u0438\u0445\u043e\u0434\u0438\u0442\u0441\u044f \u0431\u043e\u0440\u043e\u0442\u044c\u0441\u044f. \u0414\u043b\u044f \u0443\u043c\u0435\u043d\u044c\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f \u0442\u0440\u0435\u043d\u0438\u044f \u0441\u043e\u043f\u0440\u0438\u043a\u0430\u0441\u0430\u044e\u0449\u0438\u0435\u0441\u044f \u043f\u043e\u0432\u0435\u0440\u0445\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u0434\u0435\u043b\u0430\u044e\u0442 \u0433\u043b\u0430\u0434\u043a\u0438\u043c\u0438, \u043c\u0435\u0436\u0434\u0443 \u043d\u0438\u043c\u0438 \u0432\u0432\u043e\u0434\u044f\u0442 \u0441\u043c\u0430\u0437\u043a\u0443. \u0427\u0442\u043e\u0431\u044b \u0443\u043c\u0435\u043d\u044c\u0448\u0438\u0442\u044c \u0442\u0440\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0432\u0440\u0430\u0449\u0430\u044e\u0449\u0438\u0445\u0441\u044f \u0432\u0430\u043b\u043e\u0432 \u043c\u0430\u0448\u0438\u043d \u0438 \u0441\u0442\u0430\u043d\u043a\u043e\u0432, \u0438\u0445 \u043e\u043f\u0438\u0440\u0430\u044e\u0442 \u043d\u0430 \u043f\u043e\u0434\u0448\u0438\u043f\u043d\u0438\u043a\u0438.
\u0428\u0430\u0440\u0438\u043a\u043e\u0432\u044b\u0435 \u0438 \u0440\u043e\u043b\u0438\u043a\u043e\u0432\u044b\u0435 \u043f\u043e\u0434\u0448\u0438\u043f\u043d\u0438\u043a\u0438 \u0438\u0441\u043f\u043e\u043b\u044c\u0437\u0443\u044e\u0442 \u0432 \u0440\u0430\u0437\u043d\u043e\u043e\u0431\u0440\u0430\u0437\u043d\u044b\u0445 \u043c\u0430\u0448\u0438\u043d\u0430\u0445: \u0430\u0432\u0442\u043e\u043c\u043e\u0431\u0438\u043b\u044f\u0445, \u0442\u043e\u043a\u0430\u0440\u043d\u044b\u0445 \u0441\u0442\u0430\u043d\u043a\u0430\u0445, \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0445 \u0434\u0432\u0438\u0433\u0430\u0442\u0435\u043b\u044f\u0445, \u0432\u0435\u043b\u043e\u0441\u0438\u043f\u0435\u0434\u0430\u0445 \u0438 \u0442. \u0434. \u0411\u0435\u0437 \u043f\u043e\u0434\u0448\u0438\u043f\u043d\u0438\u043a\u043e\u0432 \u043d\u0435\u0432\u043e\u0437\u043c\u043e\u0436\u043d\u043e \u043f\u0440\u0435\u0434\u0441\u0442\u0430\u0432\u0438\u0442\u044c \u0441\u043e\u0432\u0440\u0435\u043c\u0435\u043d\u043d\u0443\u044e \u0436\u0438\u0437\u043d\u044c \u0438 \u0442\u0440\u0430\u043d\u0441\u043f\u043e\u0440\u0442. ">]" data-testid="answer_box_list">
В природе существует множество явлений, связанных с физикой. Это может быть гром и молнии, электрический ток, сила магнитов, трение и так далее. Последнее мы рассмотрим в сегодняшнем докладе.
Определение трения.
Представьте, что вы разбежались и прикатились по скользкой поверхности (например, по льду или паркету). Тяжело ходить, очень неудобно. А если пойти по асфальту или по обычной земле, то ходить можно, ноги не скользят. Что же влияет на это? Конечно же, сила трения.
Во время соприкосновения двух тел возникает взаимодействие между ними, тем самым препятствуя друг другу свободно передвигаться. Это и есть трение, а величина, которой измеряется — сила трения.
Виды сил.
При толкании автомобиля, к примеру, двумя-тремя людьми, действует сила раскачки. Данный тип силы трения позволяет перекатываться одному телу по поверхности другого. Примеры применения могут быть разными, к примеру, передвижение поезда или перестановка мебели(у которой есть колесики).
Запоминаем 3 вида трения:
1. Сила скольжения
3. Сила покоя
Вычисление силы трения.
Fmp = k*N
Fmp – сила трения
k – коэффициент
N – воздействие на опору
В данной формуле можно выразить любую переменную, просто поставив вместо символов числа.
Итог.
Трение — как раз то, без чего сложно представить реальную жизнь. Мы ежедневно используем различные виду сил, которые позволяют нам передвигаться и двигать другие предметы. Сегодня мы рассмотрели основной материал по силе трения, изучаемый в 7 классе, но нам предстоит узнать больше, ведь данная тема затрагивается и в старших классах.
Доклад №2
В случае соприкосновения пары тел возникает реакция молекул и атомов соприкасающихся предметов. Например, по гладкой ровной поверхности легко катится шарик из пластмассы, но совершенно не движется липкая субстанция, потому что имеет другой состав тела, при касании с поверхностью в твердом состоянии не происходит реакции воздействия тел в одинаковом состоянии друг на друга. Материалы, из которых изготовлены предметы, имеют разную структуру и отличаются составом. Два тела входят в процесс соприкосновения благодаря силе трения. Предметы соприкасаются, и возникает реакция. Молекулы и атомы, из которых состоят тела, имеют свою природу и обладают зарядами. При обмене зарядами появляется сила трения. Подчиняется данное влияние закону Ньютона номер три, говорящему о соприкосновении 2-х тел и воздействии на них силы, одинаковой в модульном значении, но противоположной по направлению.
Сила трения сухого характера воздействует на объекты в твердом состоянии. Прослойки в виде газа или жидкости быть не должно из-за разности в составе тел. По жидкой глади не смогут двигаться предметы, но если из ванны вылить воду и опустить на дно мячик, он покатится. При прикосновении тел к поверхности, являющейся опорой, на предметы действует сухое трение в виде силы. Имеет место при относительном состоянии покоя. Сила сухого трения действует так же, как внешняя сила, но в другую обратную сторону, величины сил одинаковые. Высшего показателя не имеет сила в состоянии покоя тел. При наименьшей величине силы трения покоя, действует сила извне на предметы. Сила превратится в силу скольжения, взаимодействие будет направлено в противоположную сторону от двигательного воздействия. Явление будет зависеть от скорости тел. Величины являются относительными. Скольжение в форме силы по размеру подобно максимальной силе трения в спокойном состоянии. Давление на опору пропорционально скольжению. Скольжением в коэффициенте считается значение пропорциональности. Значение не имеет определенного размера, но оно менее единицы. На силу трения в вязком состоянии тел воздействует скорость тела. Размер пропорциональности имеет зависимость от формы, оболочки тела. Сила трения качения предметов мала, ею пренебрегают.
Понятие и физическая сущность трения, его виды: покоя, скольжения, качения. Расчет коэффициента силы трения, выявление его зависимости от площади соприкосновения поверхностей. Роль силы трения в науке и технике, в быту и повседневной жизни человека.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.05.2012 |
| Размер файла | 26,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Центр дистанционного образования
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине: Физика
Направление: Управление качеством
Сила трения
Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф, то сразу убедимся, что не так-то просто это сделать. Его движению будет мешать взаимодействие ножек с полом, на котором он стоит. Различают 3 вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения. Мы хотим выяснить, чем эти виды отличаются друг от друга и что между ними общего?
Трение покоя
Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклона доски брусок может остаться на месте. Что будет удерживать его от соскальзывания вниз? Трение покоя.
Прижмем свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем ее. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемещает грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортера, препятствует развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т. д.
Сила трения покоя может быть разной. Она растет вместе с силой, стремящейся сдвинуть тело с места. Но для любых двух соприкасающихся тел она имеет некоторое максимальное значение, больше которого быть не может. Например, для деревянного бруска, находящегося на деревянной доске, максимальная сила трения покоя составляет примерно 0,6 от его веса. Приложив к телу силу, превышающую максимальную силу трения покоя, мы сдвинем тело с места, и оно начнет двигаться. Трение покоя при этом сменится трением скольжения.
Трение скольжения
Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет свое движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону, противоположную направлению движения тела. Причины возникновения силы трения:
1) Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле всегда имеют микроскопические неровности (выступы, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неровности зацепляются друг за друга и тем самым мешают движению;
2) межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное притяжение проявляется в тех случаях, когда поверхности соприкасающихся тел хорошо отполированы. Так, например, при относительном скольжении двух металлов с очень чистыми и ровными поверхностями, обработанными в вакууме с помощью специальной технологии, сила трения оказывается намного сильнее, чем сила трения между брусками дерева друг с другом, и дальнейшее скольжение становится невозможно.
Трение качения
Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потому перед ним всё время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения. При этом, чем дорога тверже, тем трение качения меньше. При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения (это было замечено еще в древности). Так, ножки тяжелых предметов, например, кроватей, роялей и т. п., снабжают роликами. В технике для уменьшения трения в машинах широко пользуются подшипниками качения, иначе называемыми шариковыми и роликовыми подшипниками.
Эти виды трения относятся к сухому трению. Мы знаем, почему книга не проваливается сквозь стол. Но что мешает ей соскользнуть, если стол немного наклонен? Наш ответ - трение! Мы попытаемся объяснить природу силы трения.
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 соскользнуть. Таким образом, сила трения покоя вызвана теми же силами взаимодействия молекул,, что и обычная упругость.
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, по 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. 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 сил упругости 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.
Но ведь знания о природе трения пришли к нам не сами собой. Этому предшествовала большая исследовательская работа ученых-экспериментаторов на протяжении нескольких веков. Не все знания приживались легко и просто, многие требовали многократных экспериментальных проверок, доказательств. Самые светлые умы последних столетий изучали зависимость модуля силы трения от многих факторов: от площади соприкосновения поверхностей, от рода материала, от нагрузки, от неровностей поверхностей и шероховатостей, от относительной скорости движения тел.
Имена этих ученых: Леонардо да Винчи, Амон-тон, Леонард Эйлер, Шарль Кулон - это наиболее известные имена, но были еще рядовые труженики науки. Все ученые, участвовавшие в этих исследованиях, ставили опыты, в которых совершалась работа по преодолению силы трения.
Историческая справка
Шел 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников.
Он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел.
Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и степени гладкости или шероховатости их поверхности. Он получил следующие результаты:
1. От площади не зависит.
2. От материала не зависит.
3. От величины нагрузки зависит (пропорционально ей).
4. От скорости скольжения не зависит.
5. Зависит от шероховатости поверхности.
1699 год. Французский ученый Амонтон в результате своих опытов так ответил на те же пять вопросов. На первые три - так же, на четвертый - зависит. На пятый - не зависит. Получалось, и Амонтон подтвердил столь неожиданный вывод Леонардо да Винчи о независимости силы трения от площади соприкасающихся тел. Но в то же время он не согласился с ним в том, что сила трения не зависит от скорости скольжения; он считал, что сила трения скольжения зависит от скорости, а с тем, что сила трения зависит от шероховатостей поверхностей, не соглашался.
В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков насчитывалось до тридцати исследований на эту тему. Их авторы соглашались только в одном - сила трения пропорциональна силе нормального давления, действующей на соприкасающиеся тела. А по остальным вопросам согласия не было. Продолжал вызывать недоумение даже у самых видных ученых экспериментальный факт: сила трения не зависит от площади трущихся тел.
1748 год. Действительный член Российской Академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопросов о трении. На первые три - такие же, как и у предыдущих, но в четвертом он согласился с Амонтоном, а в пятом - с Леонардо да Винчи.
1779 год. В связи с внедрением машин и механизмов в производство назрела острая необходимость в более глубоком изучении законов трения. Выдающийся французский физик Кулон занялся решением задачи о трении и посвятил этому два года. Он ставил опыты на судостроительной верфи, в одном из портов Франции. Там он нашел те практические производственные условия, в которых сила трения играла очень важную роль. Кулон на все вопросы ответил - да. Общая сила трения в какой-то малой степени все же зависит от размеров поверхности трущихся тел, прямо пропорциональна силе нормального давления, зависит от материала соприкасающихся тел, зависит от скорости скольжения и от степени гладкости трущихся поверхностей. В дальнейшем ученых стал интересовать вопрос о влиянии смазки, и были выделены виды трения: жидкостное, чистое, сухое и граничное.
Правильные ответы
Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел: чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения. Точные измерения показывают, что модуль силы трения скольжения зависит от модуля относительной скорости.
Сила трения зависит от качества обработки трущихся поверхностей и увеличения вследствие этого силы трения. Если тщательно отполировать поверхности соприкасающихся тел, то число точек касания при той же силе нормального давления увеличивается, а следовательно, увеличивается и сила трения. Трение связано с преодолением молекулярных связей между соприкасающимися телами.
Коэффициент трения
Сила трения зависит от силы, прижимающей данное тело к поверхности другого тела, т. е. от силы нормального давления Р и от качества трущихся поверхностей.
В опыте с трибометром силой нормального давления служит вес бруска. Измерим силу нормального давления, равную весу чашечки с гирьками в момент равномерного скольжения бруска. Увеличим теперь силу нормального давления вдвое, поставив грузы на брусок. Положив на чашечку добавочные гирьки, снова заставим брусок двигаться равномерно.
Сила трения при этом увеличится вдвое. На основании подобных опытов было установлено, что, при неизменных материале и состоянии трущихся поверхностей сила их трения прямо пропорциональна силе нормального давления, т. е.
Поскольку в описанных опытах все чашечки с гирьками всегда меньше веса бруска, можно заключить, что сила трения всегда составляет только часть силы нормального давления N (или Рд). Коэффициент пропорциональности м в формуле меньше единицы и должен быть числом отвлеченным. Он постоянен для одних и тех же трущихся поверхностей и меняется при их замене.
Величина, характеризующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся поверхностей, называется коэффициентом трения. Коэффициент трения измеряется отвлеченным числом, показывающим, какую часть силы нормального давления составляет сила трения
м зависит от ряда причин. Опыт показывает, что трение между телами из одинакового вещества, вообще говоря, больше, чем между телами из разных веществ. Так, коэффициент трения стали по стали больше, чем коэффициент трения стали по меди. Объясняется это наличием сил молекулярного взаимодействия, которые у однородных молекул значительно больше, чем у разнородных.
Влияет на трение и качество обработки трущихся поверхностей.
Когда качество обработки этих поверхностей различно, то неодинаковы и размеры шероховатостей на трущихся поверхностях, тем прочнее сцепление этих шероховатостей, т. е. больше м трения. Следовательно, одинаковому материалу и качеству обработки обеих трущихся поверхностей соответствует наибольшее значение м трения. Отметим, что при трении между гладко полированными поверхностями большую роль играют силы взаимодействия. Если в предыдущей формуле под Fтр подразумевали силу трения скольжения, то м будет обозначать коэффициент трения скольжения, если же FTp заменить наибольшим значением силы трения покоя Fмакс., то м будет обозначать коэффициент трения покоя
Опыт показал, что сила трения зависит от скорости движения. Однако при малых скоростях этой зависимостью можно пренебречь. Пока скорость движения невелика, сила трения возрастает при увеличении скорости. Для больших скоростей движения наблюдается обратная зависимость: с увеличением скорости силы трения убывает. Следует отметить, что все установленные соотношения для силы трения носят приближённый характер.
Сила трения значительно изменяется в зависимости от состояния трущихся поверхностей. Особенно сильно она уменьшается при наличии жидкой прослойки, например масла, между трущимися поверхностями (смазка). Смазкой широко пользуются в технике для уменьшения сил вредного трения.
Роль сил трения
В технике и в повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, в других - вред. Сила трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные узлы и т. д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать станок, сколотить ящик.
Трение увеличивает прочность сооружений; без трения нельзя производить ни кладку стен здания, ни закрепление телеграфных столбов, ни скрепление частей машин и сооружений болтами, гвоздями, шурупами. Без трения не могли бы удерживаться растения в почве. Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя Землю назад, а Земля с такой же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между подошвой ноги и Землей.
Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется человек.
Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это затрудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить трение покоя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком. Сказанное относится и к движению электровоза, автомобиля. Колёса, соединенные с двигателем, называются ведущими.
Когда ведущее колесо с силой, создаваемой двигателем, толкает рельс назад, то сила, равная трению покоя и приложенная к оси колеса, двигает вперед электровоз или автомобиль. Итак, трение между ведущим колесом и рельсом или Землей - полезно. Если оно мало, то колесо буксует, а электровоз или автомобиль стоит на месте. Трение же, например, между движущимися частями работающей машины вредно. Для увеличения трения посыпают рельсы песком. В гололедицу очень трудно ходить пешком и передвигаться на автомобилях, так как трение покоя очень мало. В этих случаях посыпают тротуары песком и надевают цепи на колеса автомобилей, чтобы увеличить трение покоя.
Силой трения также пользуются для удержания тел в состоянии покоя или для их остановки, если они движутся. Вращение колес прекращается с помощью тормозных колодок, тем или иным способом прижимаемых к ободу колеса. Наиболее распространены воздушные тормоза, в которых тормозная колодка прижимается к колесу при помощи сжатого воздуха.
Рассмотрим подробнее движение лошади, тянущей сани. Лошадь ставит ноги и напрягает мускулы таким образом, что в отсутствие сил трения покоя ноги скользили бы назад. При этом возникают силы трения покоя, направленные вперед. На сани же, которые лошадь тянет вперед через постромки с силой, со стороны земли действует сила трения скольжения, направленная назад. Чтобы лошадь и сани получили ускорение, необходимо, чтобы сила трения копыт лошади о поверхность дороги, была больше, чем сила трения, действующая на сани. Однако, как бы ни был велик коэффициент трения подков о землю, сила трения покоя не может быть больше той силы, которая должна была вызвать скольжение копыт , т. е. силы мускулов лошади. Поэтому даже тогда, когда ноги лошади не скользят, все же она иногда не может сдвинуть с места тяжелые сани. При движении (когда началось скольжение) сила трения несколько уменьшается; поэтому часто достаточно только помочь лошади сдвинуть сани с места, чтобы потом она могла их везти.
сила трение физический поверхность
Список используемой литературы
1. Дерягин Б. В. Что такое трение? М.: Изд. АН СССР, 1963.
2. Крагельский И. В., Щедров В. С. Развитие науки о трении. Сухое трение. М.: Изд. АН СССР, 1956.
3. Фролов, К. В. (ред.) Современная трибология: Итоги и перспективы. ЛКИ, 2008.
Сила трения и ее физическая природа
Как известно из курса физики 7 класса, если на тело не действуют никакие силы, — оно либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно, причём такое состояние будет сохраняться вечно. Однако все знают, что в реальности, если тело не подталкивать, оно рано или поздно остановится. Почему?
Дело в том, что в реальных условиях на все тела практически всегда действует особая сила, противодействующая их движению, — сила трения. Она и приводит к тому, что скорость любого движущегося тела рано или поздно уменьшается до нуля.
Физическая природа силы трения лежит во взаимодействии молекул тела с окружающей средой, а также молекул между собой. Разное сочетание такого взаимодействия создает различные виды силы трения — трение покоя, трение скольжения, трение качения, сухое и жидкое трение. И энергия движения в результате трения превращается во внутреннюю энергию тел и окружающей среды.
Рис. 1. Сила трения.
Роль трения в природе и технике
Казалось бы, существование сил трения — это исключительно вредное явление, которое только создаёт проблемы, приводит к потере энергии и дополнительным затратам.
Однако всё не так однозначно. Трение — это неотъемлемая часть материального мира, и без трения мир бы был совершенно иным.
Даже многие естественные природные явления невозможны без трения. Например, поверхность суши в немалой степени зависит от движения воздушных масс и от их трения о поверхность земли. Волнение на море — это результат трения воздуха о водную поверхность. Скорость суточного вращения Земли в немалой степени определяется трением внутри земного шара.
Для живой природы и человека трение еще важнее: практически любое произвольное движение живого существа происходит с участием трения. Захват предметов, манипулирование ими, даже питание и переваривание пищи — всё это возможно благодаря трению. Чтобы сделать шаг, необходимо иметь хорошее сцепление подошвы ноги с грунтом. Любой знает, как непросто двигаться по скользкому льду, а ведь в этом случае трение просто уменьшено, оно не исключено совсем!
В жизни человека и в технике трение еще более важно. С помощью трения происходит движение, обработка материалов, большинство манипуляций в хозяйственной деятельности. Все разъёмные резьбовые соединения существуют исключительно благодаря трению.
Рис. 2. Резьбовое соединение
Уменьшение трения
Всё сказанное не отменяет и вредные стороны трения.
В результате трения полезная энергия тел превращается в бесполезную внутреннюю энергию среды, кроме того, происходит изнашивание трущихся поверхностей. Поэтому там, где это необходимо, предпринимаются меры для уменьшения трения.
В первую очередь, сухое трение заменяется жидким, поскольку жидкое трение гораздо ниже сухого. Достигается это использованием смазочных материалов.
Во-вторых, трение скольжения по возможности заменяется на трение качения. Для этого используются подшипники — специальные устройства, в которых между движущимися частями перекатываются шарики или ролики. Кроме того, бывают гидравлические и пневматические подшипники — устройства, где между движущимися частями имеется слой жидкости или газа.
Рис. 3. Подшипники.
Что мы узнали?
Трение — это физическое явление, которое может быть как необходимым, так и вредным. Благодаря трению в природе и технике совершается большинство произвольных движений, благодаря ему существуют разъёмные соединения. Если трение надо уменьшить, применяются подшипники, а сухое трение скольжения заменяется жидким трением и трением качения.
Читайте также: