Трение. Сила трения | 7 класс

Содержание

Давайте рассмотрим обычные и всем нам знакомые ситуации. Например, езду на велосипеде.

Когда велосипедист крутит педали — велосипед едет, а когда не крутит — велосипед начинает тормозить и вскоре останавливается.

Сани, скатившись с горы, постепенно теряют скорость и тоже останавливаются (рисунок 1).

Рисунок 1. Движение и остановка санок

Мы знаем, что причиной всякого изменения скорости движения (в данном случае уменьшения) является сила. Значит, и в рассмотренных примерах на каждое движущееся тело действовала сила.

Существуют разные уже изученные нами ранее силы: сила тяжести, сила упругости, вес тела. В приведенных выше примерах фигурировала сила трения. Именно о ней и пойдет речь на данном уроке.

Что такое сила трения?

Итак, разберем это понятие.

Сила трения — это сила, возникающая при взаимодействии двух тел и препятствующая их относительному движению.

Обозначается она буквой $F$ с индексом, то есть следующим образом: $F_{тр}$.

Взглянем на силу трения на примере движущихся саней (рисунок 2). Она направлена вдоль поверхностей соприкасающихся тел в сторону, противоположную скорости движения тела (саней) по неподвижной поверхности.

Рисунок 2. Сила трения при движении саней по снегу

{"questions":[{"content":"Укажите правильное определение понятия <b>сила трения</b>.[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["сила, возникающая при взаимодействии двух тел и препятствующая их относительному движению","сила, возникающая при взаимодействии двух тел и способствующая их относительному движению","сила, возникающая при взаимодействии двух тел и никак не влияющая на их относительное движение"],"answer":[0]}}}]}

Причины возникновения трения

В чем заключаются причины трения?

1. Шероховатость поверхностей тел

Гладкие на ощупь тела тоже имеют неровности, бугорки и царапины.

С помощью современных лазерных микроскопов сейчас можно увидеть даже самые незаметные неровности. Например, на рисунке 3 вы можете увидеть изображение поверхность листа стали, прошедшего обработку. Для наших невооруженных глаз такой стальной лист будет казаться идеально гладким, но это не так.

Рисунок 3. Поверхность стального листа под лазерным микроскопом

Из-за этого, когда одно тело скользит или катится по поверхности другого, эти неровности цепляются друг за друга. Это создает силу, препятствующую движению.

2. Взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел

Другая причина возникновения трения — взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел. Если поверхности тел идеально гладкие, то при соприкосновении молекулы тел находятся очень близко друг к другу. В этом случае заметно проявляется притяжение между молекулами тел (рисунок 4).

Рисунок 4. Взаимное притяжение молекул при соприкосновении двух тел

{"questions":[{"content":"В чем заключаются причины возникновения силы трения?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Шероховатость тел","Взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел","притяжение всех тел друг к другу из-за всемирного тяготения","наличие у тел веса"],"answer":[0,1]}}}]}

Изменение силы трения.

Смазка

Силу трения можно уменьшить во много раз, если ввести между трущимися поверхностями смазку. Ее слой разъединит поверхности трущихся тел (рисунок 5).

Как смазка влияет на силу трения?
В этом случае соприкасаются не поверхности тел, а слои смазки. Смазка же в большинстве случаев жидкая, а, как известно, трение жидких слоев меньше, чем твердых.

Рисунок 5. Уменьшение силы трения с помощью смазки

Например, на коньках малое трение при скольжении по льду объясняется также действием смазки. Смазкой в этом случае является вода, образующаяся между коньками и льдом тонким слоем. 

Именно из-за маленького трения жидкости мы поскальзываемся на вымытом полу. А в технике благодаря меньшему трению жидкости в качестве смазки широко применяют различные масла. 

{"questions":[{"content":"Как можно уменьшить трение?[[choice-7]]","widgets":{"choice-7":{"type":"choice","options":["использовать смазку","отполировать поверхности соприкасающихся тел","плотнее прижать тела друг к другу","Сделать поверхности тел более шершавыми"],"answer":[0,1]}}}]}

Виды трения

Какие виды трения вы знаете?
Если одно тело скользит по поверхности второго, то возникает особое трение — трение скольжения. Оно возникает, например, при движении саней или лыж по снегу, при скольжении коньков по льду (рисунок 6).

Рисунок 6. Пример трения скольжения

Если же первое тело не скользит, а катится по поверхности второго, то возникающее при этом трение называют иначе — трением качения.

Оно проявляется при перекатывании бревна или бочки по земле, при движении автомобиля, велосипеда и других транспортных средств на колесах (рисунок 7).

Рисунок 7. Примеры трения качения

{"questions":[{"content":"Человек передвигает кресло, толкая его перед собой. В этот момент между креслом и полом возникает[[choice-11]]","widgets":{"choice-11":{"type":"choice","options":["трение скольжения","трения качения","трение передвижения"],"answer":[0]}}}]}

Измерение силы трения

Силу трения можно не только изменить, применяя смазку, как было сказано ранее, но еще и измерить.

Как можно измерить силу трения?
Возьмем деревянный брусок и прикрепим к нему динамометр. Теперь будем его двигать, держа динамометр горизонтально (рисунок 8, а). Что покажет прибор?

Рисунок 7. Измерение сила трения

На брусок в горизонтальном направлении действуют две силы. Это сила упругости пружины динамометра, направленная в cторону движения, и сила трения, направленная против движения.

Брусок движется равномерно, значит эти две силы компенсируют друг-друга (их равнодействующая равна 0). Следовательно, эти две силы равны по модулю, но имеют разные направления.

Таким образом, динамометр показывает силу, равную по модулю силе трения.

Измеряя силу, с которой динамометр действует на тело при равномерном движении, мы измеряем силу трения.

Как показать, что сила трения зависит от силы, прижимающей тело к поверхности?
Какие сани легче тащить: с грузом или без? Конечно, с грузом.
Также если мы положим на наш брусок какой-нибудь груз, и таким же образом измерим силу трения, то увидим, что она больше, чем у бруска без груза.

Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем больше возникающая при этом сила трения.

Как показать на опыте, что при равных нагрузках сила трения скольжения больше силы трения качения?
Положив брусок на круглые палочки (рисунок 8, б), мы измерим силу трения качения. Она будет меньше силы трения скольжения.

При равных нагрузках сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.

Именно поэтому мы повсеместно используем колесо, ведь оно помогает «заменить» силу трения скольжения на намного меньшую силу трения качения.

{"questions":[{"content":"Укажите, какие из приведенных высказываний верны.[[choice-13]]","widgets":{"choice-13":{"type":"choice","options":["Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем <b>больше</b> возникающая при этом сила трения","При равных нагрузках <b>сила трения качения</b> всегда меньше <b>силы трения скольжения</b>","При равных нагрузках <b>сила трения скольжения</b> всегда меньше <b>силы трения качения</b>","Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем <b>меньше</b> возникающая при этом сила трения"],"answer":[0,1]}}}]}

Упражнение

Лыжник спускается с горы и далее скользит по горизонтальной лыжне. На рисунке 9 изобразите силу трения и точку ее приложения.

Рисунок 9. Движение лыжника со склона

Посмотреть ответ

Скрыть

На рисунке 10 изображена сила трения. Она возникает между соприкасающимися телами (лыжами и снежной поверхностью) и направлена в сторону, противоположную движению лыжника.

Рисунок 10. Сила трения при спуске лыжника со склона

Виды трения Виды трения Трение скольжения Законы трения скольжения Угол и конус трения Условие самоторможения

Нажмите для полного просмотра!

---

Вы можете ознакомиться и скачать
Виды трения Виды трения Трение скольжения Законы трения скольжения Угол и конус трения Условие самоторможения.
Презентация содержит 17 слайдов.
Презентации для любого
класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Вам
понравились
–
поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в
своем
браузере.

Слайды и текст этой презентации

---

Слайд 1

Описание слайда:




Виды трения
Виды трения
Трение скольжения
Законы трения скольжения
Угол и конус трения
Условие самоторможения

---

Слайд 2

Описание слайда:

---

Слайд 3

Описание слайда:

---

Слайд 4

Описание слайда:

---

Слайд 5

Описание слайда:




Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления;
Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления;
Fтр = f·N,
где N – сила нормального давления;
f – коэффициент трения скольжения.

---

Слайд 6

Описание слайда:




2. Сила трения скольжения меняется от нуля до некоторого максимального значения, называемого силой трения покоя (статическое трение)
2. Сила трения скольжения меняется от нуля до некоторого максимального значения, называемого силой трения покоя (статическое трение)
0 < Fтр ≤ Fтр.0,
где Fтр.0 – статическая сила трения скольжения (сила трения покоя)

---

Слайд 7

Описание слайда:




3. Сила трения скольжения при движении меньше силы трения покоя. Силу трения скольжения при движении называют динамической силой трения
3. Сила трения скольжения при движении меньше силы трения покоя. Силу трения скольжения при движении называют динамической силой трения

---

Слайд 8

Описание слайда:




Коэффициент трения скольжения зависит от следующих факторов:
Коэффициент трения скольжения зависит от следующих факторов:
от материала трущихся поверхностей;
от наличия смазки и физического состояния поверхностей, например: при скольжении стали по стали в сухую f = 0,1÷0,15, а при наличии смазки f = 0,04÷0,05;
от скорости взаимного перемещения

---

Слайд 9

Описание слайда:

---

Слайд 10

Описание слайда:




Угол трения — это угол образованный направлением суммарной реакции R с направлением нормальной реакции N
Угол трения — это угол образованный направлением суммарной реакции R с направлением нормальной реакции N

tg ρ = f

---

Слайд 11

Описание слайда:

---

Слайд 12

Описание слайда:

---

Слайд 13

Описание слайда:




Наклонная плоскость обладающая указанным свойством называется самотормозящей. Учитывая, что tg ρ0 = f0, можно представить условие самоторможения в виде:
Наклонная плоскость обладающая указанным свойством называется самотормозящей. Учитывая, что tg ρ0 = f0, можно представить условие самоторможения в виде:
φ ≤ ρ0

---

Слайд 14

Описание слайда:




Перечислите какие виды трения вы знаете?
Перечислите какие виды трения вы знаете?
От каких факторов зависит коэффициент трения?
Как изменится сила трения скольжения, если добавить смазку между трущимися поверхностями?

---

Слайд 15

Описание слайда:

---

Слайд 16

Описание слайда:




1. Трение качения, скольжения и покоя.
1. Трение качения, скольжения и покоя.
2. От материала трущихся поверхностей;
от наличия смазки и физического состояния поверхностей;
от скорости взаимного перемещения
3. Сила трения скольжения уменьшится.

---

Слайд 17

Описание слайда:

---

Теги
Виды трения Виды трения Трение скольжения Законы трения скольжения Угол и конус трения Условие самоторможения

Похожие презентации

Презентация успешно отправлена!

Ошибка! Введите корректный Email!

Email

Mypresentation.ru

Загрузить презентацию

Закрыть (X)

Что такое сила трения. «Трение полезное и вредное. Способы увеличения и уменьшения силы трения

Конспект открытого урока в 7 классе по теме


«Трение полезное и вредное. Способы увеличения и уменьшения силы трения».



В рамках регионального семинара



Введение курса «Элементы физики в быту и на производстве» как инновационной технологии в систему обучения учащихся коррекционных школ VIII вида


04.12.2013г



Учитель БРЫКСИНА Е. С



Цель:
продолжить знакомство с силой трения, узнать способы увеличения и уменьшения силы трения.

Тип урока
: комбинированный.

Задачи урока
:

Обучающие

: формирование навыков работы с физическими приборами,

умение самостоятельно делать выводы.

Развивающие:

научиться видеть взаимосвязь между изученным

теоретическим материалом и явлениями в жизни.

Воспитательные:

развитие стремления к познанию.

Оборудование:


Брусок, набор грузов, линейки, динамометры, круглые палочки, полоски наждачной бумаги, карточки для индивидуальной работы, ноутбук, мультимедийный проектор, экран.

Структура урока:


1. Организационный момент и подготовка к уроку.
2. Повторение ранее изученного материала.
4. Изучение нового материала.
5. Коррекция в процессе получения новых знаний.
6. Закрепление нового материала.
7. Подведение итогов.
8. Объявление домашнего задания.
9. Вывод из урока.

1.Оргмомент


Приветствие гостей. Сообщение темы и цели урока.



Сегодня на уроке у нас присутствует много гостей. Поприветствуем их. Тихо сели. Посмотрели друг на друга, улыбнулись, пожелали удачи. Начинаем работать.

Скажите название общей темы, которую мы изучаем? (Сила)

С какой силой мы познакомились на предыдущем занятии? (с силой трения).

Сегодня мы продолжаем знакомство с силой трения. Тема нашего сегодняшнего урока «Трение полезное и вредное. Способы увеличения и уменьшения силы трения».

2. Повторение ранее изученного материала.


Когда возникает сила трения? В какую сторону она направлена? (когда одно тело движется по поверхности другого, направлена против движения).

Назовите причины возникновения силы трения.

а) шероховатость поверхности

б) взаимное притяжение молекул.

— Какие виды трения вы знаете? (трение скольжения, трение качения, трение покоя).

Итак, Существует на свете сила трения,


Она имеет большое значение!


Есть три вида трения:скольжения, покоя, качения.


Все по себе очень важны


И в этом мире, конечно нужны!


—
Когда возникает сила трения скольжения?(когда одно тело скользит по поверхности другого), привести примеры.

Когда возникает сила трения качения?(когда одно тело катится по поверхности другого, привести примеры.

Что означает сила трения покоя?(это сила, которая мешает сдвинуть с места предмет),привести пример.

Приготовили сигнальные карточки (они у вас в тетрадях)


Взяли карточку №1. Задание: под рисунками подписать виды трения.

Виды трения


трение покоя


трение качения


трение скольжения


(фронтальный опрос по картинкам: привести примеры на каждый вид трения, вклеивание карточек в тетрадь).


Приготовили свои пальчики. Разомнём и потрём их. Какой вид трения мы сейчас наблюдаем? (трение скольжения). (вклеиваем карточку в тетрадь).

Трение – сила знакомая, но таинственная.



Трение может быть полезным и вредным.



Скажите когда нам трение помогает? (полезное трение)

При ходьбе

Удерживать предметы

Остановка автомобиля

Начало движения машины

При письме

Чистить зубы

Накладывать повязку

Носить одежду

Зажигать огонь и т д.

Когда трение нам мешает? (вредное трение)

Нагреваются и изнашиваются движущиеся части машин

Скрип дверей, полов

Мозоли на ногах и руках

Боли в суставах

Взяли карточку №2. Посмотрите внимательно на свои рисунки и скажите: где вы видите полезное трение, где вредное? (отвечают по цепочке) Под рисунками подписали вредное трение или полезное. (фронтальный опрос по картинкам). Вклеиваем карточку в тетрадь.

Трение полезное и вредное


____________ ________________________

изнашивание механизма __________________ _____________________

__________________ _____________________

1. Подготовка к восприятию нового материала.
   

Мы с вами повторили виды трения, вспомнили когда трение бывает полезным, когда вредным.

Сегодня мы с вами познакомимся со способами увеличения и уменьшения трения.

Ведь два самых главных изобретения человека-



Колесо и добывание огня – связаны именно



Со стремлением увеличить или уменьшить трение.



Вы знаете, что трение – физическая величина.

Повторим в каких единицах измеряется сила? (в Ньютонах)

В честь кого названа единица измерения силы?

Какой буквой обозначается сила (F)

— Как называется прибор для измерения силы? (динамометр).


Какова цена деления динамометра? (1\10 Н) (повторить правило определения цены деления динамометра)

Сейчас мы опытным путём сравним трение скольжения и трение качения.

Взяли карточку №3

Демонстрация опыта:
тележка (перевёрнутая) с грузом с прикреплённым динамометром движется по столу. Какой вид трения вы наблюдаете? (трение скольжения). Какова сила трения скольжения? (С помощью динамометра определяем силу трения скольжения).

Если тело двигать сложно


Трение уменьшить можно.


Человечество давно колесо изобрело.


Возникает трение, трение качения.


Переворачиваем тележку, ставим на колёса вместе с грузом. Какой вид трения вы наблюдаете? (Возникает трение, трение качения).


С помощью динамометра определяем силу трения качения.

Что легче: катить или скользить?

На карточке внизу написан вывод:………..

Заменяя трении скольжения на трение качения мы тем самым увеличиваем или уменьшаем силу трения?

Практическая работа№1


Сравнение трения скольжения и трения качения



Вывод:
трение качения
больше\меньше

трения скольжения.



Сейчас вы установите зависимость силы трения от материала поверхности..

Взяли карточку №4

Практическая работа№2


Зависимость силы трения от материала поверхности.



Вывод:
чем больше шероховатость поверхности, тем больше\меньше
сила трения.

-Какое физическое тело будете двигать? (брусок)

По каким поверхностям будите двигать брусок?

Положили перед собой деревянную линейку, поставили на неё брусок, зацепили динамометр и двигаем брусок. Записали значение силы в таблицу.

Теперь измерьте силу трения при движении бруска по наждачной бумаге.

Сравните силы трения и сделайте вывод.(вклеиваем таблицы в тетрадь).


Физминутка

Чтобы нам не уставать


Надо телу отдых дать.


Быстро с вами разомнёмся


И на место вновь вернёмся.


Мышцы бёдер мы потрём


Трение вспомним мы при том


Польза здесь от трения


От трения скольжения.


Мышцы плеч мы разминаем


Трение снова вспоминаем


Руки сцепим меж собою


Будет трение покоя.


Тихо сели, продолжаем знакомиться со способами увеличения и уменьшения трения.

если трение полезное, то его усиливают
:

Посыпают дорожки песком во время гололёда

Подошвы зимней обуви делают ребристыми (спортивная обувь)

Шины колес (летняя резина и зимняя)

Гимнасты, штангисты натирают руки тальком перед выступлениями

Резиновые коврики, ручки инструментов, ребристая поверхность прицепки, плоскогубцев и т д.

если трение вредное, то его уменьшают


:

— шлифуют поверхности швейных игл, медицинских игл, инструментов

Вводят смазки, масла

Применяют подшипники (шариковые и роликовые)(где?) (в автомобилях, токарных станках, электродвигателях, велосипедах. и т д)

Зарядка для глаз:


Время зря вы не теряйте


И движенья повторяйте


Теплота от трения поможет нам для зрения.


Карточка №5 способы уменьшения и увеличения силы трения (вклеить в тетрадь)


1. Уменьшение шероховатости поверхностей.
2. Применение смазки.
3. Замена силы трения скольжения на силу трения качения.
4. Применение подшипников.
1. Увеличение шероховатости поверхностей.
2. Увеличение силы давления на поверхность.

ТЕСТ
(карточка №6)

Тестовое задание


1)Какая сила не позволяет сдвинуть с места тяжёлый шкаф?




А. Сила трения скольжения Б.
Сила трения покоя
. В.Сила тяжести

2)При смазке трущихся поверхностей сила трения….




В

. Уменьшается


3)В гололёд тротуары посыпают песком. При этом трение подошв обуви о лёд ….




А.Не изменяется Б

. Увеличивается
В. Уменьшается

4)Поверхность обуви делают ребристой при этом сила трения …..




А.Не изменяется Б.

Увеличивается
В. Уменьшается

5) Иногда перед вбиванием гвоздя в доску его смазывают маслом при этом сила трения……




А.Не изменяется Б. Увеличивается В
. Уменьшается


Стихотворение «Трение»:

Надоело это тренье! Просто нет уже терпенья!


Про него я всё учу! Сколько можно? Не хочу!


Я учебник закрываю. Спать ложусь и забываю я про всё.


Покой предвижу. Только странный сон я вижу:


Наблюдаю вдруг картину- тренья нет и в половину.


Мир без трения друзья изменился.


Вижу я как по льду скользит прохожий,


А любой автомобиль знал инерцию, похоже,


И нигде не тормозил.


Нитки в тканях заскользили, вмиг одежда разошлась.


Чудеса те удивили. Видно,впрямь, беда стряслась.


Я кричу, что без сомненья, плохо всем без силы тренья.


Развязались все узлы, падают предметы.


Я цепляюсь за углы – всё скользит. «Ну, где ты?


Только сну я подивился – глядь, учебник сам открылся,


Нелишним будет мне узнать всё о силе трения.


Итак, ребята подведём итоги, внимание на экран!!

5. Подведение итогов (презентация)


—
Что нового вы сегодня узнали на уроке?

Как вы будете применять знания, полученные на уроке, в своей жизни.

6. Домашнее задание


Написать мини-сочинение о трении с использованием слов: трение скольжения, трение покоя, трение качения.

Трение играет важную роль в повседневной жизни. Эту силу приходится учитывать при проектировании самых различных технических систем, принцип действия которых основан на непосредственном соприкосновении движущихся частей. Не всегда трение является вредным фактором, но все же в большинстве случаев разработчики стараются самыми разнообразными способами уменьшить .

Инструкция

В самом простом случае постарайтесь изменить степень шероховатости поверхностей соприкасающихся объектов. Этого можно добиться путем шлифовки. Тела, взаимодействующие поверхности которых являются гладкими, доведенными до глянца, будут двигаться друг относительно друга значительно легче.

По возможности замените одну из соприкасающихся поверхностей на ту, которая имеет более низкий коэффициент трения. Это может быть искусственное покрытие- так, тефлон имеет один из самых низких коэффициентов трения, равный 0,02. Изменить проще тот элемент системы, который играет роль инструмента.

Используйте смазочные материалы, введя их между трущимися поверхностями. Этот способ применяется, например, в лыжном спорте, когда на рабочую поверхность лыж наносится специальная парафиновая смазка, соответствующая температуре снега. Смазки, применяемые в других технических системах, могут быть жидкими (масло) или сухими (графитовый порошок).

Рассмотрите возможность применения «газообразной смазки». Речь идет о так называемой «воздушной подушке». Уменьшение силы трения происходит в этом случае за счет создания потока воздуха между соприкасавшимися ранее поверхностями. Метод используется при проектировании вездеходов, предназначенных для преодоления труднопроходимых местностей.

Если в рассматриваемой системе используется трение скольжения, замените его на трение качения. Проделайте простой эксперимент. Поставьте на ровную поверхность стола обычный стакан и рукой попытайтесь его сдвинуть. Теперь положите стакан на бок и сделайте то же самое. Во втором случае сдвинуть предмет с места будет значительно легче, поскольку вид трения изменился.

Используйте подшипники в узлах, где происходит трение. Эти элементы позволяют преобразовать вид движения, тем самым существенно снизить потери на трение, уменьшив его силу. Этот способ наиболее широко применяется в технике.

На первый взгляд, излишняя сила трения вредна. Она уменьшает КПД механизмов, изнашивает детали. Но есть случаи, когда силу трения необходимо увеличить. Например, при качении колес необходимо улучшить их сцепление с дорогой. Посмотрите, каким образом это можно сделать.

Инструкция

Чтобы понять, как увеличить силу трения, вспомните, от чего она зависит. Рассмотрите формулу: Fтр=мN, где м – коэффициент трения, N – сила реакции опоры, Н. Сила реакции опоры, в свою очередь, зависит от массы: N=G=mg, где G — вес тела, Н- m – масса тела, кг- g – ускорение свободного падения, м/с2.

Из формулы можно сделать вывод, что сила трения зависит от коэффициента трения. Коэффициент трения определяется для каждой пары взаимодействующих материалов и зависит от природы материала и качества поверхности.

Таким образом, первый способ увеличить трение – изменить материал скользящей поверхности. Наверное, вы замечали, что в одной обуви практически невозможно передвигаться по влажному кафельному полу, а в другой вы не ощущаете каких-либо неудобств. Это объясняется тем, что подошвы ботинок сделаны из различных материалов. Скользкая обувь имеет низкий коэффициент трения скольжения подошвы относительно влажного кафеля.

Второй способ – увеличить шероховатость поверхности. Пример — зимние шины для автомобиля имеют более рельефный протектор, чем летние. За счет этого на скользкой зимней дороге автомобиль может уверенно двигаться.

Третий способ – увеличение массы. Как видно из формулы, сила трения напрямую зависит от массы. Это объясняет, почему груженому автомобилю в отдельных случаях легче выбраться из грязи, чем тому, что налегке. Это правило работает при определенном качестве грунта – в вязкую, болотистую почву тяжелая машина просядет больше, чем легкая.

Четвертый способ – удаление смазки. Представьте транспортер технологической линии, состоящий из вращающихся валиков, на которые натянута лента. Валики транспортера начинают проскальзывать по ленте, если они загрязнены. В этом случае грязь действует как смазка. Очистив детали механизма, вы увеличите силу трения и повысите КПД оборудования.

Пятый способ – полировка. Отполировав поверхность, вы можете увеличить силу трения. Это объясняется тем, что при соприкосновении отполированных поверхностей включаются силы межмолекулярного притяжения. Например, очень трудно раздвинуть два листа стекла, сложенных вместе.

Любое движение тел, так или иначе, сопровождается трением. При любом механическом движении происходит соприкосновение тел между собой. Это явление происходит также в жидкой или газообразной среде. При этом, возникает вопрос, что такое сила трения? Она возникает при любой степени взаимодействия тел между собой и направлена в сторону, противоположную движению. На само движение эта сила оказывает непосредственное влияние.

Виды силы трения

Сила трения существует в нескольких видах. В первую очередь, это сухое трение, которое разделяется, как качения и скольжения. Оно образуется, когда твердые тела, движущиеся относительно друг друга соприкасаются между собой.

Если твердые тела движутся через жидкую или газообразную среду, то появляется вязкое или жидкое трение. То же самое явление происходит, когда твердые тела неподвижны, а жидкости или газы текут мимо них. В том случае, когда при попытке сдвинуть неподвижное тело, к нему прикладывается определенная сила, возникает трение покоя.

Основная причина, в результате которой появляется сила трения, заключается в неровностях поверхностей, соприкасающихся между собой. Кроме того, на величину в значительной степени влияет взаимное притяжение молекул, возникающее между телами.

Как уменьшить силу трения

Для того, чтобы уменьшить силу трения, соприкасающиеся поверхности могут быть отшлифованы. Кроме того, трущиеся места смазываются, а трение скольжения заменяется более эффективным трением качения.

Выступающие места на одной из поверхностей никогда не совпадают с такими же выступами на другой. Однако, при совершении сжатия, эти выступы деформируются, что приводит к увеличению площади контакта в пропорции с приложенной нагрузкой. Именно эти места неровностей, сопротивляющиеся сдвигу, служат причиной возникновения силы трения. При этом, не следует забывать, что даже на идеально гладких поверхностях, сила трения появится за счет молекулярного притяжения.

Кроме того, необходимо знать, что это величина, которую можно измерить специальным прибором — динамометром. Если тело движется равномерно, то в этом случае сила тяги, отраженная на динамометре, равна силе трения.

Единицей измерения силы трения как и любой другой силы, является один ньютон.

Нередко возникает вопрос, что более эффективно — трение качения или скольжения. Здесь все зависит от конкретных условий. Например, для нормального качения колес, поверхность должна быть твердой, гладкой и не скользкой. И, наоборот, по скользкой поверхности лучше всего скользить. Именно правильный выбор способен дать максимальный эффект.




§ 1 От чего возникает сила трения и что это такое?

Каждый из нас катался на санках или на лыжах, а кто задавал себе вопрос: «Почему я как бы сильно не оттолкнулся, все равно рано или поздно остановлюсь»?

Представьте такую картинку — учебник, лежит на парте. Если его толкнуть, то есть приложить к нему силу, то он изменит скорость с нулевого значения до какого-то определенного. Однако через некоторое время учебник остановится.

Мы уже знаем, что изменение скорости тела есть результат приложения силы. Какая же сила подействовала в этом случае?

Остановиться учебнику помогла сила трения. Сила трения возникает при движении одних тел по поверхности других, и когда тело пытаются сдвинуть с места.

От чего возникает сила трения?

Для ответа на этот вопрос можно проделать простейший эксперимент. Попробуем провести линию простым карандашом сначала на бумаге, а затем на стекле. На бумаге у нас это сделать получится, а на стекле нет. Это происходит потому, что поверхность бумаги и грифеля карандаша имеет неровности, если посмотреть на них под микроскопом. Частицы грифеля как бы зацепляются за шероховатости бумаги и остаются там. Поверхность же стекла гладкая и мы такого не наблюдаем.

Отсюда можно сделать вывод о том, что величина силы трения зависит от наличия шероховатостей соприкасающихся поверхностей.

А исчезнет ли сила трения в том случае, когда обе поверхности будут гладко отшлифованы? Для ответа на этот вопрос можно провести следующий эксперимент: с поверхности воды попытаемся оторвать стекло или зеркало. Это сделать достаточно сложно. В этом случае сила трения возникать тоже будет, но причина ее существования другая — взаимное притяжение молекул соприкасающихся поверхностей. И в последнем примере величина силы трения будет в разы больше.

Помимо величины сила должна иметь направление. Сила трения всегда направлена в противоположную движению тела сторону.

§ 2 Виды трения

Трение бывает трех видов:

1. Трение покоя. Все тела покоятся на месте только благодаря трению покоя. В противном случае все бы падало.

2. Трение скольжения. Примером данного вида трения может служить катание с горы на санках.

3. Трение качения. Примером может быть движение и остановка автомобиля.

Из всех трех видов наибольшей величиной обладает трение покоя, а наименьшей — трение качения. Катить легче, чем волочить. Именно поэтому во всех инженерных сооружениях и технике, где это возможно, скольжение заменяют на качение.

Так для постройки памятника Петру I в Санкт-Петербурге, громадную каменную глыбу весом около 1000 тонн доставили в город на катках, поскольку дотащить волоком постамент для памятника основателю города, было бы невозможно.

Величину силы трения можно измерить динамометром, а измеряется она в Ньютонах.

§ 3 Значение трения в жизни человека

С точки зрения пользы для человека трение может быть вредным и полезным. К примеру, когда начинает скрипеть и плохо открываться дверь трение считается вредным. Полезным можно назвать то трение, при котором велосипедист может остановиться на светофоре. Если бы его не было, то он продолжал бы неконтролируемое движение. В некоторых случаях для того, чтобы уменьшить трение применяют различные смазочные материалы. Ни один подшипник без технического масла работать не сможет.

Таким образом, трение имеет крайне важное значение в нашей жизни. Трение не только позволяет контролировать движение, оно способствует также и устойчивости тел.

Не будь его, все будет катиться, и скользить, пока не окажется на одном уровне. Гвозди и винты выскользнут из стен, ткани расползутся, ни одну пуговицу невозможно будет пришить, нитки просто не будут держаться ни в иглах, ни в тканях.

Без трения покоя мы бы не могли ни ходить, не ездить. Вспомните, как трудно передвигаться в гололед. Причиной возникновения силы трения может быть либо наличие шероховатостей на соприкасающихся поверхностях, либо взаимное притяжение молекул взаимодействующих тел. Сила трения измеряется в Ньютонах и направлена в противоположную движения тела сторону.

Список использованной литературы:

1. Физика. Химия. 5-6 классы. Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С. – М.: Дрофа, 2011.
2. Физика. 7 класс: Учебник для общеобразоват.учреждений/А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2006.
3. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразоват.учреждений/А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
4. Занимательная физика. Я. Перельман
5. Физика. 7 класс. Учебник. Гуревич А. Е.

«Природа силы трения» — Используя рисунок, определите силу трения, действующую на автомобиль. В технике сила трения имеет большое значение. Решение: Масштаб: 1 деление = 100 H Fтяги = 600 H Fтр = 600 H. Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. Простейший подшипник состоит из внешнего кольца и внутреннего кольца. Трения в природе и технике.

«Трение физика» — История изучения трения. Направление силы трения. Тефлон – дитя химии 20 века. Сдвинуть книгу по гладко отполированному столу легче, чем по шершавому. От чего зависит сила трения покоя? На Марсе сила тяжести в два раза меньше земной, а атмосфера сильно разрежена. Первые «шведские спички» Лундстрема дошедшую практически до наших дней.

«Трение» — Какие трения бывают? Трение покоя. Трение движения. Трение покоя Трение скольжения Трение качения. Разработка Габдрахмановой З. К. Тюлячинский район Саушская средняя общеобразовательная школа. Понятие о трении. Сила трения. Физика 7 класс. Трение скольжения.

«Трение тел» — Цель урока: Ответ: ходьба, качение и покой. Задачи урока: Замените брусок цилиндром и проделайте то же самое. II (2) При смазке трущихся поверхностей сила трения… 1. не изменяется. 2. увеличивается. 3. уменьшается. Полезна или вредна сила трения? V (2) Трактор при вспашке земли, двигаясь равномерно, развил силу тяги 15 кН.

«Трение сила» — Задачи 1 группы: Задачи проекта: Результат 2 группы. Способы увеличения силы трения. Для уменьшения силы сопротивления воды, воздуха используют обтекаемую форму. 1.Сравнение силы трения скольжения и силы трения качения. Результат 3 группы. Изучить виды силы трения. Результат 1 группы. Все силы по-разному действуют на тело.

«Сила трения» — Примеры. Сила трения. Сдвиг предмета с места. Но в других случаях трение вредно. Ввинчивание шурупа. Добывание огня современным способом. Трение — сила знакомая, но таинственная. Движение автомобиля (трение колеса о дорогу). Трение – один из видов взаимодействия тел. Письмо ручкой по бумаге. Катание на коньках.

Всего в теме
19 презентаций

Сила трения в физике — формулы и определения с примерами

Содержание:

Сила трения и коэффициент трения скольжения:

Наблюдение: автомобиль после выключения двигателя через определённое время останавливается. Шайба, движущаяся по льду, также со временем остановится. Останавливается велосипед, если прекратить крутить педали.

Что же является причиной уменьшения скорости движения тел ?

Из ранее изученного вы знаете, что причиной изменения скорости движения тел есть действие одного тела на другое. Значит, в рассматриваемых случаях на каждое движущееся тело действовала сила. Тела остановились, поскольку на них в направлении, противоположном их движению, действовала сила, называемая силой трения

Сила трения возникает между взаимодействующими твёрдыми телами в местах их соприкосновения и препятствует их относительному перемещению.

Одной из причин возникновения силы трения является шероховатость соприкасающихся поверхностей тел. Даже гладкие на вид поверхности тел имеют неровности, бугорки и царапины. На рисунке 81 эти неровности изображены в увеличенном виде.

Когда одно тело скользит по поверхности другого, эти неровности зацепляются одна за другую, что создает силу, затрудняющую движение. Вторая причина трения — взаимное притяжение молекул соприкасающихся поверхностей тел. Если поверхности тел очень хорошо отполированы, то их молекулы оказываются так близко друг от друга, что начинает заметно проявляться притяжение между ними. Различают несколько видов трения в зависимости от того, как взаимодействуют трущиеся тела: трение покоя, трение скольжения, трение качения.

Опыт 1. Положим брусок на наклонную доску. Брусок находится в состоянии покоя. Что удерживает его от соскальзывания вниз? Трение покоя обеспечивает сцепление бруска и доски.

Опыт 2. Прижмите свою руку к тетради, лежащей на столе, и передвиньте её. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но находиться в покое относительно вашей ладони. С помощью чего вы принудили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради об руку. Трение покоя перемещает грузы, которые размещаются на подвижной ленте транспортёра, предотвращает развязывание шнурков, удерживает шурупы и гвозди в доске и т. п.

Если тело скользит по другому, то трение, возникающее при этом, называют трением скольжения. Такое трение возникает при движении саней или лыж по снегу, подошв обуви по земле.

Если одно тело катится по другому, то говорят о трении качения. При качении колес вагона, автомобиля, телеги, при перекатывании бочек по земле проявляется трение качения.

А от чего зависит сила трения ?

Опыт 3. Прикрепим к бруску динамометр и будем тянуть его, сообщая бруску равномерное движение (рис. 82).

При этом динамометр будет показывать силу, с которой мы тянем брусок, а тем самым и силу трения, возникающую во время движения бруска по поверхности стола. Положим на брусок грузики и повторим опыт. Динамометр зафиксирует большую силу трения.

Чем большая сила прижимает тело к поверхности, тем большая сила трения возникает при этом.

Выполним предыдущий опыт, но тело будем двигать по поверхности стекла, по бетону. Выясним, что сила трения зависит от материала и качества поверхности, по которой движется тело.

Сила трения зависит от материала и качества обработки поверхности, по которой движется тело.

Силу трения скольжения определяют по формуле:

где  — сила трения скольжения; N — сила реакции опоры, значение которой равно силе давления тела на поверхность скольжения; — коэффициент трения скольжения. Если поверхность скольжения горизонтальна, то сила давления на неё равна весу тела, т. е. , а , где ;  — масса тела.

В таблице 5 указаны коэффициенты трения скольжения для некоторых пар материалов.

Опыт. Положим деревянный брусок на круглые карандаши (рис. 83).

Потянем брусок динамометром, карандаши за счёт трения между ними, бруском и доской начнут вращаться, а брусок — двигаться. Сила трения качения окажется меньше силы трения скольжения.

При одинаковых нагрузках сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.

Рассматривая швейную иглу, вы сразу заметите, что она отполирована до блеска. Для чего нужна такая полировка? А легко ли шить заржавевшей иглой? Здесь вы непосредственно ощущаете, какую роль играет трение в быту.

В природе и технике трение может быть и полезным, и вредным. Когда оно полезное, его стараются увеличить, а когда вредное — уменьшить.

Из-за трения изнашиваются механизмы и машины, стираются подошвы обуви и шины автомобилей, усложняется перемещение разных грузов. Но представьте, что трение исчезло. Тогда движущийся автомобиль не смог бы остановиться, а неподвижный — сдвинуться с места; пешеходы упали бы на дорогу и не смогли бы подняться; ткани распались бы на нити, так как они удерживаются трением; вы даже не смогли бы перелистать страницы этого учебника.

Вы, наверное, неоднократно замечали, что на автомобильных шинах есть рельефные рисунки (так называемые протекторы), которые размещены вдоль и поперёк шины (рис. 84).

Они сделаны для увеличения трения, т. е. силы сцепления колёс с полотном дороги. Поперечные полосы увеличивают сцепление колеса с полотном дороги, а продольные полосы и выступы, размещённые под углом, препятствуют боковому смещению, соскальзыванию автомобиля.

Во всех машинах вследствие трения нагреваются и изнашиваются подвижные части. Чтобы уменьшить трение, соприкасающиеся поверхности делают гладкими и между ними вводят смазочное масло, поскольку трение между поверхностью твердого тела и жидкостью значительно меньше, чем между поверхностями твёрдых тел. Вращающиеся валы машин и станков устанавливают на подшипниках. Подшипники качения бывают шариковыми и роликовыми (рис. 85). Они дают возможность уменьшить силу трения в 20—30 раз по сравнению с подшипниками скольжения.

Известно, что смазка трущихся поверхностей значительно уменьшает трение между ними. Почему же тяжелее удерживать топорище топора сухой рукой, чем влажной? Оказывается, что при смазке дерева мелкие волокна на его поверхности набухают, поэтому трение между рукой и топорищем увеличивается, что и помогает удерживать топор в руках.

Наблюдение. Когда вы стараетесь бежать в воде бассейна, реки или озера, то ощущаете большое сопротивление со стороны воды и не можете передвигаться быстро. Перенося лёгкие большие предметы в ветреную погоду, вы ощущаете такое сопротивление со стороны ветра, что вам очень тяжело идти. Когда в безветренную погоду вы стоите у дороги и мимо вас проезжает большой грузовой автомобиль на большой скорости, то вы обязательно ощутите ветер, сопровождающий движение автомобиля. Сила этого ветра тем больше, чем выше скорость автомобиля.

Силы трения, возникающие при движении тел в жидкости или газе, называют силами сопротивления среды.

Сила сопротивления зависит от формы тела. Ракетам, самолётам, подводным лодкам, кораблям и автомобилям придают обтекаемую форму, т. е. форму, при которой сила сопротивления минимальна.

Опыт. Возьмём два измерительных цилиндра, наполним один из них водой, а второй — постным или машинным маслом. Бросим одновременно в них одинаковые металлические шарики. В результате опыта увидим, что шарик в воде упадёт на дно быстрее, чем в масле, т. е. сила сопротивления движения шарика в масле больше, чем в воде.

Лодки, корабли не могут развить таких скоростей, какие развивают самолёты, так как сила сопротивления движения в воде намного больше, чем в воздухе.

Сила трения

Как наблюдать силу трения:

Взаимодействие тел, вследствие чего изменяются скорости этих тел, происходит не только при их столкновении. В природе можно наблюдать множество примеров, когда одно тело скользит или катится по поверхности другого. О взаимодействии этих тел можно судить по тому, что скорость этих тел изменяется. Скатившись с горы, камень даже на ровной поверхности со временем остановится. Хоккейная шайба двигается по льду в течение определенного времени, а потом останавливается.

Закрепим наклонно на столе доску, положим на нее шарик и отпустим. Шарик скатится, приобретя определенную скорость, прокатится по столу и, в конце концов, остановится. Если на стол положить стекло, то шарик прокатится на большее расстояние. Таким образом, причиной изменения скорости шарика является его взаимодействие со столом или стеклом.

В рассмотренных примерах скорости камня, шайбы, шарика уменьшались. Значит, на них действовала некоторая сила, направленная против движения. Эта сила возникла в результате взаимодействия тел, касающихся друг друга и осуществляющих взаимное перемещение. Движущийся камень взаимодействует с поверхностью Земли,  шайба — с поверхностью льда, шарик — с поверхностью стола или стекла. При движении тела в жидкости или газе тоже возникает сила трения.

Силу, возникающую при относительном перемещении соприкасающихся тел, называют силой трения.

Как измерить силу трения

Опыты показывают, что сила трения может иметь различные значения. Измерить ее можно при помощи динамометра. Положим деревянный брусок на доску, присоединим к нему крючок динамометра и начнем тянуть за него. Стрелка динамометра начнет отклоняться от нулевой отметки, а когда брусок начнет двигаться равномерно, остановится на определенном делении. Это и будет значение силы трения при движении бруска но поверхности доски. Сила трения всегда пропорциональна силе, с которой прижимается одно тело к другому. Эту зависимость можно выразить формулой:

где — сила трения; N — сила реакции опоры; — коэффициент трения.

Коэффициент трения зависит от качества поверхностей соприкасающихся тел и от веществ, с которых они изготовлены.

Почему возникает сила трения

Природу силы трения можно объяснить, если учесть свойства взаимодействующих тел. Поверхность каждого тела всегда имеет микроскопические неровности. При относительном перемещении двух тел эти неровности мешают взаимному смещению тел, что и проявляется как сила трения (рис. 53). Даже тщательная полировка не поможет преодолеть трение. Исследования показали, что трение даже будет возрастать. Так как в этом случае расстояния между молекулами тел уменьшаются, то можно сделать выводы, что трение связано с взаимодействием молекул.

Виды трения

Различают три вида трения: трение скольжения, трение качения и трение покоя.

Трение скольжения возникает тогда, когда одно тело скользит по поверхности другого. Трение качения возникает при качении одного тела шарообразной или цилиндрической формы по поверхности другого тела. Сила трения скольжения всегда больше силы трения качения. Этот факт хорошо известен грузчикам, которые вместо того, чтобы тянуть бочку, катят ее.

Как учитывают силы трения

Трение везде встречается в природе и может как содействовать, так и мешать деятельности человека. В каждом случае люди научились управлять этим явлением, создавая условия, когда силы трения уменьшаются или, наоборот, увеличиваются. Так, для увеличения безопасности движения автомобиля его шины изготавливают с шероховатой поверхностью, которая дополнительно имеет узорчатые углубления (рис. 54), что способствует увеличению силы трения колес об асфальт.

Во всех транспортных средствах есть тормоза, предназначенные для торможения, то есть для ускорения остановки автомобиля или поезда. Тормоза оснащены тормозными колодками, которые покрыты специальным материалом, коэффициент трения которого по стали велик (рис. 55).

В то же время, бывают случаи, когда силу трения нужно существенно уменьшить. Тогда трущиеся поверхности разделяют жидкостью — минеральной смазкой или даже водой, как это происходит в стиральных машинах. Слой жидкости разделяет трущиеся поверхности, и они не взаимодействуют друг с другом (рис. 56).

На различных деталях современных машин и механизмов устанавливают шариковые или роликовые подшипники качения (рис. 57). Как правило, это две стальные обоймы, между которыми находятся металлические шарики или цилиндрики — ролики. Такие подшипники существенно уменьшают трение, так как в них действуют только силы трения качения, которые при равных условиях значительно меньше сил трения скольжения. Заполненные смазкой шариковые и роликовые подшипники обеспечивают быстрое, бесшумное и экономное вращение деталей.

Что такое сила трения

Трение, при котором твердые тела взаимодействуют своими поверхностями, называют внешним. Внутренним считают трение, возникающее во время движения жидкостей и газов.

 

Сила трения — это сила, возникающая в плоскости касания поверхностей двух тел, прижатых одно к другому, и препятствующая их относительному перемещению.

Сила трения возникает не только во время относительного движения тел, но и в случае их относительного покоя (сила трения покоя).

Сила трения покоя равна внешней силе, которая пытается сдвинуть тело с места. Она направлена противоположно направлению приложенной силы.

В зависимости от вида перемещения одного тела по другому различают трение скольжения и трение качения.

Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе реакции опоры:

где — коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом трения скольжения и характеризует природу и качество соприкасающихся поверхностей (шероховатость, волнистость и т. д.). На коэффициент трения скольжения влияет наличие между трущимися поверхностями разных веществ (пленок, масел или смазок), их температура и т. д.

Если приложенная к телу сила которая лежит в плоскости поверхности тел (рис. 2.21), недостаточна для того, чтобы вызвать скольжение данного тела относительно другого, то такая сила называется силой трения покоя (рис. 2.22, отрезок ОА).

Сила трения покоя во время взаимодействия изменяется от нуля до максимального значения (точка А). Когда сила F достигает этого значения, трение покоя переходит в

трение скольжения.

Тело начинает скользить. При этом сила трения скольжения несколько меньше силы трения покоя. Дальше сила трения скольжения уже остается постоянной.

При движении тела по наклонной плоскости (рис. 2.23) на силу реакции опоры влияет угол наклона этой плоскости к горизонту а: N = mg cos а.

Значения коэффициента трения скольжения в зависимости от характера трущихся поверхностей для сухого трения (без масел) приведены в таблице 1.

Сила трения качения имеет более сложную зависимость, также обусловленную деформацией соприкасающихся поверхностей.

Таблица 1

Коэффициент трения скольжения


 

Пример №1

По горизонтальной дороге тянут за веревку (под углом 30°) сани с грузом, общая масса которых 80 кг. Сила натяжения 50 Н. Определить коэффициент трения скольжения, если сани движутся с ускорением 0,15 .

Дано:

m = 80 кг,

 = 30°,

F = 50 Н,

а = 0,15


Решение

На сани действуют силы: тяжести

реакции дороги натяжения и трения Выполним рисунок, связав систему координат с дорогой (рис. 2.24).

Сначала рассмотрим случай, когда сани движутся равномерно. Силу трения уравновешивает проекция силы натяжения веревки на ось ОХ:

Тогда

Для равноускоренного движения запишем второй закон механики Ньютона для саней в векторной форме:

В проекциях на оси координат данное уравнение будет иметь такой вид:

на ось ОХ: та = Fcos —

на ось ОУ: 0 — Fsin + N — mg.

Поскольку  составим систему уравнений:

Разделив первое уравнение на второе, получим


Ответ: 

Работа силы трения

Движение тел на Земле происходит под действием различных сил, но практически всегда присутствуют силы трения, силы сопротивления среды, в которой движется тело. Поэтому рассмотрим на частных примерах работу этих сил.

Проведем следующий опыт. Толкнем брусок, лежащий на столе. Он придет в движение, а затем остановится. В процессе движения на него действуют сила тяжести , сила нормальной реакции стола и сила трения скольжения (рис. 141). Под действием этих сил брусок движется. Равнодействующая сил:
,    (1)

поскольку сила тяжести компенсируется силой нормальной реакции стола. По теореме об изменении кинетической энергии тела работа равнодействующей силы равна изменению кинетической энергии тела. Если в начальный момент времени скорость тела была равна , а затем тело остановилось, то

C другой стороны, эта работа есть работа сил трения, т. е.:

   (2)

Таким образом, работа силы трения скольжения отрицательна.

При скольжении одного тела по поверхности другого происходит, во-первых, деформация шероховатостей обеих поверхностей и, во-вторых, трущиеся тела нагреваются, т. е. повышается их температура. В этом можно легко убедиться, если потереть деревянный брусок о доску. Из курса физики 8-го класса известно, что температура тел определяется средней кинетической энергией движения молекул, из которых они состоят. Повышение температуры трущихся тел означает увеличение средней кинетической энергии хаотического движения молекул этих тел, а следовательно, их внутренней энергии. Таким образом, можно сказать, что начальная кинетическая энергия бруска превратилась во внутреннюю энергию трущихся тел.


Рис. 141

Работу силы трения скольжения мы можем легко подсчитать и иначе. По закону сухого трения , где μ — коэффициент трения скольжения. Пусть брусок совершил перемещение . Тогда работа силы трения будет равна:
      (3)

так как = 180^o, cos = -l.

Из формулы (3) следует, что работа силы трения зависит от модуля перемещения тела. Если тело вернется в исходную точку, то работа силы трения не будет равна нулю. Таким образом, сила трения не является потенциальной силой. Для нее нельзя ввести понятие потенциальной энергии. Такие силы, работа которых зависит от формы траектории движения тела, называются непотенциальными или диссипативными (лат. dissipative — рассеяние).

Очевидно, что сила сопротивления среды (газа или жидкости) при движении некоторого тела, направленная в сторону, противоположную скорости тела, также совершает работу. Однако не надо думать, что работа сил трения всегда отрицательна. Ведь именно благодаря силе трения покоя человек и различные машины движутся по земле. Действительно, при ходьбе человек действует на поверхность Земли с силой (кроме силы нормальной реакции), а по третьему закону Ньютона Земля действует на ногу человека с силой трения покоя , равной по модулю , но противоположно направленной (рис. 142). Благодаря этой силе человек и движется. Сила направлена также, как и скорость человека, следовательно, и работа этой силы положительна.


Рис. 142

Если тело лежит на движущейся ленте транспортера, то именно благодаря силе трения оно приобретает скорость (рис. 143).


Рис. 143

Точно так же под действием силы трения покоя движутся и автомобили. На ведущие колеса автомобиля от мотора передается вращательный момент.

Колеса пытаются провернуться, следовательно, в горизонтальном направлении они действуют на поверхность земли с силой (рис. 144). По третьему закону Ньютона земля действует на колеса, а следовательно, и на машину с силой трения покоя. Если колесо проскальзывает, то с силой трения скольжения, направленной для ведущих колес в сторону движения автомобиля.


Рис. 144

Главные выводы

1. Силы трения не являются потенциальными силами.
2. Работа сил трения зависит от формы траектории движения тела. Работа сил трения по замкнутой траектории не равна нулю.
3. Работа сил трения обычно отрицательна. Она идет на увеличение внутренней энергии взаимодействующих тел.

Сила трения и движение под действием силы трения

Сила трения возникает между соприкасающимися друг с другом телами и направлена вдоль поверхности соприкосновения против их относительного движения. Причиной возникновения силы трения являются неровности соприкасающихся поверхностей и «силы сцепления» (силы притяжения) между молекулами этих поверхностей. Возникновение таких сил между молекулами определяет электромагнитную природу силы трения.

Существуют три вида силы трения:

• Сила трения скольжения — это сила трения, возникающая при скольжении одного тела по поверхности другого тела.
• Сила трения качения — это сила трения, возникающая, когда одно тело катится по поверхности другого.
• Сила трения покоя — это сила трения, возникающая между телами, находящимися в состоянии покоя друг относительно друга. Численно сила трения покоя равна силе (b) тяги, направленной параллельно поверхности соприкосновения неподвижных тел, и направлена против нее (b).

При определенном значении силы тяги тело начинает двигаться и скользить по поверхности другого тела — возникает сила трения скольжения.

Численное значение силы трения скольжения прямо пропорционально силе реакции опоры (силе давления) и равно максимальному значению силы трения покоя:

Где — коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом трения скольжения. Коэффициент трения скольжения зависит от материалов, из которых изготовлены соприкасающиеся тела, и качества обработки соприкасающихся поверхностей.  — безразмерная величина, единица измерения отсутствует.

В зависимости от свойств соприкасающихся поверхностей силу трения называют сухой силой трения и силой сопротивления.

• Сухое трение — это трение, возникающее между поверхностями соприкасающихся твердых тел.
• Сила сопротивления — это сила, возникающая во время движения твердого тела в жидкости или газе.

Движение под действием силы трения

Исследуем разные движения тела массой  под действием силы трения:

Тело движется прямолинейно равномерно по горизонтальной поверхности

Все силы, действующие на тело, показаны на схеме (с). При равномерном движении тела его ускорение следовательно, II закон Ньютона, или уравнение движения тела в векторном виде записывается так:

Выбрав координатную ось вдоль направления силы тяги (в направлении движения) и получив проекции всех сил на эту ось, можно написать уравнение движения (см: с):

Здесь было принято во внимание, что проекции силы реакции и силы тяжести на ось равны нулю — эти векторы перпендикулярны оси.

Таким образом, модули сил, действующих на тело, движущееся равномерно прямолинейно по горизонтальной поверхности, попарно равны и компенсируют взаимное действие друг друга:

Тело движется прямолинейно равнопеременно по горизонтальной поверхности (d).

В этом случае уравнение движении тела в общем виде: 

Спроецировав силы на горизонтальную координатную ось, запишем уравнение движения в скалярном виде:

Любая величина, входящая в последнее выражение, с легкостью определяется.

На движущееся тело действует только сила трения

Так как сила трения всегда направлена против направления движения, то ускорение, сообщаемое этой силой, направлено против скорости движения тела. Поэтому, если на движущееся тело действует только сила трения, то оно тормозится. В этом случае уравнение движения записывается в виде:

Для ускорения тела имеем

Отсюда можно определить тормозной путь и время торможения тела, движущегося по горизонтальной дороге:

Тело движется по наклонной плоскости

Наклонная носкость — это плоскость, образующая определенный угол с горизонтом. Как показано на рисунке, сила тяжести, действующая на тело, движущееся равномерно под действием силы тяги по наклонной плоскости, раскладывается на две составляющие силы: составляющую, параллельную поверхности  и составляющую, перпендикулярную поверхности  (е). В этом случае модуль силы реакции опоры равен модулю составляющей

Уравнение движения тела по наклонной плоскости в общем виде записывается так:

Для решения уравнения выбираем прямоугольную систему координат XOY, находим проекции сил на ее оси и получаем систему двух уравнений:

Ввиду отсутствия движения вдоль оси OY  Учитывая этот факт и уравнения (2. 39) — (2.41), можно определить ускорение тела:

Определение силы трения

При движении одного тела по поверхности другого (при попытке к такому движению) возникает сила трения, направленная против движения (против возможного движения).

Опыт показывает, что в земных условиях всякое неподдерживаемое механическое движение с течением времени прекращается под действием сил трения (сопротивления).

Трением называется взаимодействие между различными соприкасающимися телами, препятствующее их относительному перемещению.

Силы трения имеют электромагнитное происхождение, поскольку их появление обусловлено взаимодействием «пограничных» атомов, расположенных на поверхностях соприкасающихся тел. Вследствие этого, силы трения, как правило, действуют параллельно трущимся поверхностям.

Различают силы сухого трения (покоя, скольжения, качения) и вязкого трения (силы сопротивления, возникающие при движении в жидкости или газе).

Отметим, что действие сил трения приводит к переходу механической энергии во внутреннюю энергию тела.

Трение покоя

Силы трения покоя возникают между неподвижными телами при попытке сдвинуть одно из них (рис. 36).

Сила трения покоя равна по модулю и направлена противоположно силе, приложенной к телу, параллельно поверхности соприкасающихся тел. В зависимости от приложенной силы модуль силы трения может меняться в пределах


Экспериментально установлено, что

где N — модуль силы нормальной реакции опоры в месте соприкосновения тел, — коэффициент трения покоя, зависящий от свойств веществ соприкасающихся поверхностей и от степени их шероховатости (качества обработки). Установлено также, что коэффициент трения покоя не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.

Согласно третьему закону Ньютона модуль силы нормальной реакции опоры N равен модулю силы нормального давления

Трение скольжения. Сила трения скольжения  возникает между движущимися относительно друг друга телами и препятствует их относительному перемещению (рис. 37).

Она направлена противоположно скорости относительного движения поверхностей. Модуль силы трения скольжения  прямо пропорционален модулю силы нормальной реакции опоры и определяется по формуле

где — коэффициент трения скольжения, зависящий от тех же параметров, что и коэффициент трения покоя

Этот закон был установлен экспериментально и называется законом Кулона — Амонтона.

Точные измерения показывают, что коэффициент трения скольжения зависит также и от модуля скорости относительного движения соприкасающихся тел (при малых скоростях в большинстве случаев

Как следует из формулы для модуля силы трения скольжения, коэффициент трения  можно выразить как отношение модулей силы трения к силе нормального давления:

Поверхность называется гладкой, если силы трения равны нулю при любом характере движения.

Вязкое трение

Эксперименты показывают, что при движении в жидкости или газе (сплошной среде) на тело действует сила вязкого трения Она зависит от размеров и формы тела, от скорости его движения (рис. 38), а также свойств жидкости или газа. Сила вязкого трения возникает также между слоями жидкости или газа при их относительном движении.

При небольших скоростях движения (малых по сравнению со скоростью звука в воздухе) можно считать, что модуль силы вязкого трения прямо пропорционален скорости движения тела:

а при больших скоростях — квадрату скорости:

где — постоянные коэффициенты сопротивления (рис. 39).

• Заказать решение задач по физике

Откуда появилась сила трения

Почему профили самолетов и подводных лодок напоминают контуры тела дельфина? Почему зимой автомобили «переобувают» в шипованную резину? Почему трудно двигаться в гололед? Как «падает» парашютист? Как уменьшить силу трения? А может, ее не стоит уменьшать, а наоборот, нужно увеличивать? Что будет, если трение исчезнет вообще?

При любом движении тело обязательно контактирует с микро- или макротелами вокруг (поверхностью другого тела, частицами жидкости или газа, внутри которых тело движется, и т. д.). При таком контакте возникают силы, замедляющие движение тела, — силы трения.

Сила трения — это сила, возникающая при движении или попытке движения одного тела по поверхности другого либо при движении тела внутри жидкой или газообразной среды.

Сила трения всегда направлена вдоль поверхности соприкасающихся тел и противоположно направлению скорости их относительного движения (рис. 13.1).

Рис. 13.1. Относительно поверхности снега и относительно воздуха лыжник движется вправо, поэтому сила трения и сила сопротивления , действующие на лыжника, направлены влево. Снег относительно лыжника движется влево, со стороны лыжника на снег действует сила трения , направленная вправо

Трение между поверхностью твердого тела и окружающей жидкой или газообразной средой называют сопротивлением среды или жидким (вязким) трением. Трение между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел называют сухим трением.

Почему возникает сила сухого трения

Если рассмотреть поверхность любого тела в лупу, можно увидеть множество мелких неровностей. Когда одно тело скользит или пытается скользить по поверхности другого, неровности цепляются друг за друга и деформируются. Возникают силы упругости, направленные в сторону, противоположную деформации (рис. 13.2).

Рис. 13.2. Один из механизмов возникновения сухого трения связан с наличием неровностей на поверхностях соприкасающихся тел

Это одна из причин возникновения силы сухого трения. Есть и другие причины. Так, в некоторых местах выступы тел плотно прижаты друг к другу — расстояние между ними настолько мало, что действуют силы межмолекулярного притяжения, в результате чего выступы оказываются как бы «склеенными». Понятно, что такое «склеивание» происходит в ходе всего движения и препятствует ему.

И сила упругости, и сила межмолекулярного притяжения имеют электромагнитное происхождение, поэтому природа силы сухого трения — электромагнитная.

Какие существуют виды сухого трения

Различают три вида сухого трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения. Если вы попробуете, прикладывая небольшую силу, сдвинуть с места санки с тяжелым грузом, они не сдвинутся, поскольку возникнет сила трения покоя, которая уравновесит прилагаемую внешнюю силу.

Сила трения покоя — это сила трения, возникающая между соприкасающимися поверхностями двух тел и препятствующая возникновению их относительного движения.

Рис. 13.4. Внешние силы пытаются сдвинуть тело. Сила трения покоя, возникающая при этом, уравновешивает внешние силы, и тело находится в состоянии покоя

Сила трения покоя всегда равна по модулю и противоположна по направлению равнодействующей внешних сил , которая пытается сдвинуть тело с места (рис. 13.4):

Чем большая сила будет приложена, тем больше будет сила трения покоя. Наконец при определенном значении равнодействующей внешних сил (а следовательно, и силы трения покоя) тело сдвинется с места. То есть сила трения покоя имеет некоторое максимальное значение.

Чаще всего действие силы трения покоя «полезно»: благодаря ей вещи не выскальзывают из рук, грифель карандаша оставляет след на бумаге; эта сила позволяет выполнять повороты, удерживает корни растений в почве. Благодаря силе трения покоя передвигаются люди, животные, транспорт (рис. 13.5).

Рис. 13.5. Шины автомобиля в момент соприкосновения с поверхностью дороги по сути пытаются осуществить движение назад. В результате возникает сила трения покоя, направленная вперед, — движущая сила

В технике, на транспорте, в быту часто принимают меры для увеличения максимальной силы трения покоя: на ступеньки и обувь наклеивают противоскользящие накладки, автомобили «переобувают» в зимние шины и т. д.

После того как равнодействующая внешних сил становится равной максимальной силе трения покоя, тело начинает скольжение, — и тогда говорят о силе трения скольжения.

Сила трения скольжения — это сила, возникающая при скольжении одного тела по поверхности другого и направленная в сторону, противоположную направлению относительной скорости движения тел.

Сила трения скольжения действует вдоль поверхности соприкосновения тел, и она немного меньше максимальной силы трения покоя (рис. 13.6).

Рис. 13.6. Когда сила трения покоя достигает максимального значения, тело трогается с места (начинает скольжение)

Именно поэтому тела сдвигаются с места рывком и сдвинуть их труднее, чем затем перемещать. Это особенно заметно, когда тела массивные. Ваш жизненный опыт показывает, что сила трения скольжения зависит от свойств соприкасающихся поверхностей и увеличивается с увеличением силы нормальной реакции опоры (рис. 13.7). Закон, отражающий зависимость был экспериментально установлен французским ученым Г. Амонтоном (1663–1705) и проверен его соотечественником Ш. Кулоном (1736–1806), поэтому называется закон Амонтона — Кулона:

Сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел и прямо пропорциональна силе N нормальной реакции опоры:

Здесь — коэффициент трения скольжения, который зависит от материалов и качества обработки соприкасающихся поверхностей, незначительно зависит от относительной скорости движения соприкасающихся поверхностей и является безразмерной величиной:

Рис. 13.7. Сила трения скольжения зависит от качества и рода поверхностей (а) и увеличивается с увеличением силы нормальной реакции опоры (б)

Значения коэффициентов трения скольжения устанавливают исключительно экспериментально. Обычно таблицы коэффициентов трения скольжения содержат ориентировочные средние значения для пар материалов (см. таблицу).

Материалы	Коэффициент трения скольжения
Сталь по льду	0,02
Сталь по стали	м
Бронза по бронзе	0,20
Дерево по дереву	0,25
Бумага (картон) по дереву	0,40
Резина по бетону	0,75

Силу трения скольжения можно уменьшить, смазав соприкасающиеся поверхности. Твердая смазка изменяет качество поверхности; жидкая смазка отдаляет соприкасающиеся поверхности друг от друга — сухое трение заменяется значительно более слабым жидким трением.

Трение существенно уменьшится, если между соприкасающимися поверхностями расположить твердые катки, то есть скольжение заменить качением. Опыты показывают, что при одинаковых условиях сила трения качения в десятки раз меньше, чем сила трения скольжения.

Одна из причин возникновения силы трения качения заключается в том, что поверхность, по которой движется шарообразное тело (цилиндр, колесо, шар), деформируется, поэтому тело все время словно закатывается на небольшую наклонную плоскость (рис. 13.8).

Чем больше деформация поверхности, тем больше угол наклона плоскости и тем больше сила трения качения. Именно поэтому сила трения качения:

• уменьшается с увеличением твердости поверхности, по которой катится тело, и твердости материала, из которого изготовлено тело;
• увеличивается с увеличением давления тела на поверхность;
• уменьшается с увеличением радиуса тела.

Сила сопротивления среды

Сила сопротивления среды (сила вязкого трения) — сила, возникающая при движении тела внутри жидкости или газа.

Рассмотрим причины возникновения силы сопротивления среды.

1. Ламинарное обтекание. Если твердое тело движется внутри жидкости или газа, то прилегающие слои среды движутся вместе с телом (рис. 13.9). Чем больше вязкость среды, тем больше ее слоев вовлекаются в движение.
2. Лобовое сопротивление. Частицы среды сталкиваются с телом и замедляют его движение.
3. Вихревое обтекание. Если тело движется с большой скоростью, то ламинарное обтекание переходит в вихревое: непосредственно за телом образуется зона пониженного давления, и тело как бы втягивается в эту зону, замедляя свое движение.

Сила сопротивления среды существенно зависит от формы тела (рис. 13.10).

Сила сопротивления среды увеличивается:

Обратите внимание! Не существует силы жидкого трения покоя. То есть если тело, расположенное в жидкой или газообразной среде, находится в состоянии покоя относительно среды, то сила сопротивления среды на него не действует.

Пример №2

На горизонтальной дороге автомобиль выполняет поворот радиусом 45 м. Какую наибольшую скорость может иметь автомобиль, чтобы «вписаться» в поворот, если коэффициент трения скольжения шин об асфальт = 0,5?

Анализ физической проблемы. Автомобиль «не впишется» в поворот, если , направленная к центру окружности, достигнет максимального значения и «перейдет» в силу трения скольжения. Обратите внимание: кроме силы трения покоя, направленной к центру окружности и препятствующей боковому скольжению автомобиля, существует еще сила трения покоя, препятствующая проскальзыванию колес вдоль направления движения автомобиля, — она и является силой тяги автомобиля (рис. 13.12).

Выполним пояснительный рисунок, указав силы, действующие на автомобиль, и направление ускорения его движения. Систему координат свяжем с телом на поверхности Земли.

Решение:

Запишем второй закон Ньютона:

Спроецируем уравнения на оси координат:

Поскольку , то получим: . Проверим единицу, найдем значение искомой величины:

Ответ: = 15 м/с.

Выводы:

• Сила трения — это сила, возникающая при движении или попытке движения одного тела по поверхности другого, а также при движении тела внутри жидкой или газообразной среды. Сила трения всегда направлена вдоль поверхностей соприкасающихся тел и противоположно скорости их относительного движения.
• Различают силы трения покоя, трения скольжения, трения качения и сопротивления среды. Все эти силы, кроме силы трения качения, имеют электромагнитную природу.
• Сила трения покоя равна по модулю и противоположна по направлению равнодействующей внешних сил, действующих на тело:
• Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормальной реакции опоры: . Коэффициент трения скольжения µ зависит от материалов соприкасающихся поверхностей и качества их обработки.
• Сила трения качения прямо пропорциональна силе нормальной реакции опоры, намного меньше силы трения скольжения, зависит от радиуса тела, материала и твердости соприкасающихся поверхностей.
• Сила сопротивления среды существенно зависит от формы тела, увеличивается с увеличением скорости движения тела, площади его поперечного сечения, а также с увеличением вязкости и плотности среды.

Вычисление силы трения

Французский физик Гийом Амонтон (1663–1705), размышляя о роли трения, писал: «Всем нам случалось выходить в гололедицу: сколько усилий стоило нам, чтобы удерживаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделывать, чтобы устоять!.. Представим, что трение исчезло вовсе. Тогда никакие тела, будь они величиной с каменную глыбу или малы, как песчинки, никогда не удержатся одно на другом: все будет скользить и катиться…. Не будь трения, Земля представляла бы собой шар без неровностей, подобный жидкой капле».

Сила трения покоя

Если вы пытаетесь передвинуть тяжелое тело, например большой ящик, и не можете сдвинуть его с места, это означает, что силу, которую вы прикладываете к ящику, уравновешивает сила трения покоя, возникающая между полом и нижней поверхностью ящика (рис. 21.1).

Сила трения покоя — это сила, возникающая между двумя соприкасающимися телами при попытке сдвинуть одно тело относительно другого и направленная в сторону, противоположную той, в которую двигалось бы тело, если бы трения не было.

Сила трения покоя приложена вдоль поверхности, которой тело соприкасается с другим телом, и по значению равна силе пытающейся сдвинуть тело с места (рис. 21.2):

При увеличении силы которая пытается сдвинуть тело, увеличивается и сила трения покоя. Когда сила достигает такого значения, что тело вот-вот начнет движение, сила трения покоя максимальна. С началом движения сила трения покоя переходит в силу трения скольжения. Таким образом, для каждого случая сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения. Чаще всего действие силы трения покоя очень «полезно»: благодаря ей предметы не выскальзывают из рук, не развязываются узлы; эта сила удерживает песчинки в куче песка, тяжелые камни на склоне горы, корни растений в почве. Именно сила трения покоя является той силой, благодаря которой движутся люди, животные, транспорт (рис. 21.3).

В технике, на транспорте, в быту часто принимают меры, чтобы поверхность одного тела не двигалась относительно поверхности другого. Например, для увеличения максимальной силы трения покоя тротуары во время гололедицы посыпают песком, зимой автомобили «переобувают» в зимние шины. Попробуйте привести еще несколько подобных примеров.

От чего зависит сила трения скольжения

— это сила, которая возникает при скольжении одного тела по поверхности другого и направлена в сторону, противоположную направлению движения тела. Сила трения скольжения действует вдоль поверхности соприкосновения тел (рис. 21.4) и немного меньше максимальной силы трения покоя.

Именно поэтому тела сдвигаются с места рывком и сдвинуть их тяжелее, чем затем двигать. Это особенно заметно, когда тела массивные. Прикрепим к деревянному бруску крючок динамометра и будем равномерно тянуть брусок по горизонтальной поверхности (рис. 21.5). На брусок в направлении его движения действует сила упругости со стороны пружины динамометра, а в противоположном направлении — сила трения скольжения. Брусок движется равномерно, поэтому сила упругости уравновешивает силу трения скольжения. Следовательно, динамометр показывает значение силы трения скольжения. Рассмотрите рис. 21.5 и сделайте вывод о том, как зависит сила трения скольжения от свойств соприкасающихся поверхностей. Обратите внимание: если провести те же опыты, перевернув брусок на меньшую грань, показания динамометра не изменятся.

Сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. Проведем еще один опыт. Положим на брусок дополнительный груз, увеличив таким образом силу нормальной реакции опоры (рис. 21.6). Опыт покажет, что сила трения скольжения возросла.

Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормальной реакции опоры*: где N — сила нормальной реакции опоры; µ — коэффициент пропорциональности, который называют коэффициент трения скольжения.

Этот закон был установлен французским ученым Г. Амонтоном и проверен его соотечественником Ш. Кулоном, поэтому получил название закон Амонтона — Кулона.

Поскольку и силу трения скольжения, и силу нормальной реакции опоры измеряют в ньютонах, коэффициент трения скольжения — величина, не имеющая размерности: Коэффициент трения скольжения определяется, в частности, материалами, из которых изготовлены соприкасающиеся тела, и качеством обработки их поверхностей. Значения коэффициентов трения скольжения устанавливают экспериментально. Таблицы коэффициентов трения скольжения обычно содержат ориентировочные средние значения для пар материалов (см. таблицу).

Причины возникновения и способы уменьшения силы трения

Поверхности твердых тел всегда шероховатые, неровные. При движении или попытке движения неровности цепляются друг за друга и деформируются или даже сминаются. В результате возникает сила, противодействующая движению тела, — сила трения (рис. 21.7).

Сила трения, как и сила упругости, — проявление сил межмолекулярного взаимодействия. Казалось бы, для уменьшения силы трения нужно тщательно отполировать поверхности и таким образом свести неровности к минимуму. Однако в таком случае поверхности будут настолько плотно прилегать друг к другу, что значительное количество молекул окажется на расстоянии, на котором становится существенным межмолекулярное притяжение. В результате сила трения возрастет*. Силу трения скольжения можно уменьшить, смазав соприкасающиеся поверхности. Смазка (как правило, жидкая), попав между соприкасающимися поверхностями, отдалит их друг от друга. То есть будут скользить не поверхности тел, а слои смазки, — трение скольжения (так называемое сухое трение) сменится вязким (жидким) трением, при котором сила трения значительно меньше.

Исследование трения и обоснование причин его возникновения достаточно сложны и вы ходят за рамки школьного курса физики.

Сила трения качения

Давний опыт человечества показывает, что, например, каменную глыбу легче перекатить на бревнах, чем просто тащить по земле. Если одно тело катится вдоль поверхности другого, то мы имеем дело с трением качения. Сила трения качения обычно намного меньше, чем сила трения скольжения (рис. 21.8, 21.9).

Поэтому для уменьшения силы трения люди издавна используют колесо, а в различных механизмах — подшипники (рис. 21.10).

Пример №3

Чтобы равномерно двигать по столу книгу массой 1 кг, нужно приложить горизонтальную силу 2 Н. Чему равен коэффициент трения скольжения между книгой и столом? Анализ физической проблемы. Выполним пояснительный рисунок, на котором изобразим все силы, действующие на книгу: — сила тяжести; — сила нормальной реакции опоры; — сила, под действием которой книга движется по поверхности стола; — сила трения скольжения. Книга движется равномерно, следовательно, силы, действующие на нее, попарно скомпенсированы: Исходя из этого и найдем искомый коэффициент трения.

Дано:

,,

Найти:

Решение:

По формуле для определения силы трения скольжения имеем:

Поскольку а

Проверим единицу, найдем значение искомой величины:

Анализ результатов: коэффициент трения 0,2 соответствует паре «дерево по дереву»; результат правдоподобен. Ответ: µ=0,2.

Итоги:

Сила трения покоя — это сила, возникающая между двумя соприкасающимися телами при попытке сдвинуть одно тело относительно другого. Сила трения покоя всегда препятствует появлению относительного движения соприкасающихся тел; она равна по значению и противоположна по направлению силе F, пытающейся сдвинуть тело с места:

Сила трения скольжения — это сила, возникающая при скольжении одного тела по поверхности другого. Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормальной реакции опоры , где µ — коэффициент трения скольжения, зависящий от материалов, из которых изготовлены соприкасающиеся тела, качества обработки их поверхностей. Смазка поверхностей существенно уменьшает силу трения. При качении одного тела по поверхности другого возникает сила трения качения, которая обычно меньше силы трения скольжения.

«Сила трения»





Цель урока: познакомить обучающихся с силой
трения.





Задачи:

Образовательная: ввести понятие силы трения





Развивающая: продолжить развивать у учащихся
умение сравнивать, рассуждать, логически
мыслить, выбирать главное





Воспитательная: воспитание у обучающихся
доброжелательности друг к другу, уважения к
мнению других, умения слушать.





Оборудование у учителя: штатив, линейка,
машинка, кусок материи и меха, динамометр,
деревянный брусок, набор грузов, проектор для
показа презентации.





Оборудование у учащихся: динамометр,
деревянный брусок, два груза, два карандаша
(палочки), 5-6 картинок с различными видами трения,
лист с практическими работами.




Ход урока




Вступительная беседа:

На протяжении нескольких последних уроков мы с
вами изучали физическую величину, которую
называют силой.





Вопросы учащимся:

1) Что такое сила? Что вы о ней знаете?

2) Какие виды сил вы уже изучили?

Сегодня на уроке мы познакомимся с ещё одной
силой, и сейчас я вас приглашаю вместе с Вини
пухом и Пятачком совершить небольшое
путешествие.




Путешествие Пятачка и Вини-пуха.

Однажды Вини-пух и Пятачок отправились в гости
к сове. Путь был длинным, с преградами, но они шли,
разговаривая, и даже не замечая усталости.

Вдруг Вини-пух спросил: “А почему мы движемся
вперёд?”

– Ноги сами переступают так, – ответил Пятачок.

– Верно. А почему вперёд, а не назад?

– Не знаю, может так быстрее?

Казалось глупые вопросы, глупые ответы, но им
было весело шагать по ровной асфальтовой
дорожке. Ничего не мешало, идти было легко, хотя и
сыро. Вдруг Вини-пух потерял равновесие, его ноги
заскользили, он громко закричал: “Спасите,
помогите”. Оказывается, асфальт закончился, и
под ногами была мокрая глина. Вдруг поднялся
сильный ветер, залетали снежинки, стало очень
холодно, земля покрылась снегом, стало скользко,
так как на лужах образовался лёд, идти стало ещё
сложнее. Чтобы не упасть, путешественники
держались друг за друга и шли мелкими смешными
шажками. Им осталось пройти совсем немного. Домик
совы был уже виден.

Ясно, что для нормальной ходьбы надо, прежде
всего, чтобы ноги твёрдо опирались о дорогу и не
скользили. Но почему они вдруг начинают
скользить? Чем мокрая глина уступает асфальту, а
лёд – и того хуже? Чтобы разобраться в этих не
таких уж простых вопросах, давайте посмотрим
несколько опытов.





Примечание: на доску предварительно выписать
вопросы, поставленные в начале урока





Почему мы движемся? Почему по асфальту идти
легко? Чем лёд и глина уступают асфальту?

Опыт 1: по наклонной плоскости съезжает
машинка и доезжает до края стола





Опыт 2: на стол расстелить кусок материи,
теперь машинка останавливается, не доезжая до
края стола.





Опыт 3: на стол расстилает мех или поролон,
машинка, заехав на них, сразу же останавливается.





Вопросы:

Что является причиной изменения скорости тела
(машинки)?

Какая сила заставила остановиться машинку во
всех трёх случаях и почему машинка проехала
разные расстояния?

Далее объявляется тема урока “Сила
трения” (учащиеся записывают в тетрадь тему
урока) – слайд 1

Объяснение нового материала





Вопроc: От какого слова произошло слово
“трение”?

Трение возникает при соприкосновении одного
тела с другим и препятствующее их относительному
движению (слово “трение” произошло от слова
тереться).

Определение: сила трения – это сила,
которая возникает при движении одного тела по
поверхности другого тела и направленная против
их относительного движения (записывают в
тетрадь). Слайд 2.

Чтобы выяснить причины трения, учащиеся
вспоминают опыты, показанные в начале урока.





Вопрос: Почему машинка при движении по
меху сразу остановилась? (мех ворсистый,
ворс зацепляется за колёса машинки и
останавливает её).

Даже стол на первый взгляд ровный и гладкий
имеет много неровностей (открывают учебник стр.
71, рис 79а).





1 причина трения: шероховатость
соприкасающихся тел.





Вопрос: Как изменится сила трения, если
неровности уменьшить, например тело отшлифовать
очень хорошо и отполировать?

Практика показывает, что по мере уменьшения
неровностей сила трения будет сначала
уменьшаться, но когда поверхности будут очень
хорошо отполированы, то сила трения снова
увеличивается. Почему? (вспомните строение
вещества)





2 причина трения: взаимное притяжение молекул
соприкасающихся тел. Слайд 3

Рассмотрим виды трения. Слайд 4.

Если тело скользит по поверхности другого тела,
то возникает трение скольжения (примеры).

Если тело катится по поверхности другого тела,
то возникает трение качения (примеры).

Если тело лежит на поверхности другого тела, то
возникает трение покоя (примеры).

(записывают виды трения в тетрадь, оформляют в
виде блок-схемы). Слайд 5

Виды трения: 1 трение скольжения

2 трение качения

3 трение покоя





Вопрос: на картинке найдите различные виды
трения и укажите, между какими телами они
возникают. Слайд 6

А теперь выясним, как измерить силу трения?





Вопрос: С помощью какого прибора измеряют
силы? (с помощью динамометра).

Любой измерительный прибор имеет шкалу,
поэтому давайте вспомним, как находится цена
деления прибора (находят цену деления
динамометра).

Чтобы измерить силу трения скольжения
деревянного бруска по столу, надо прикрепить к
нему динамометр, затем равномерно двигать брусок
по столу, держа динамометр горизонтально.





Вопрос: Какую силу покажет динамометр?
(силу упругости, так как пружина деформируется).

Но так как брусок движется равномерно, то на
него действуют сразу две силы, направленные
горизонтально, одна – это сила упругости пружины
(она же является силой тяги), направленная в
сторону движения, а другая – сила трения,
направленная против движения. Так как брусок
движется равномерно, то это значит, что
равнодействующая этих двух сил равна нулю, а
значит, эти силы равны по модулю и противоположны
по направлению. Динамометр показывает силу
упругости, равную по модулю силе трения (учащиеся
измеряют силу трения скольжения).




Практическая часть


(на столах у учащихся лежит лист с ходом работы и
таблицами для заполнения).






Практическая работа № 1.

Цель выяснить, как зависит сила трения от
силы, прижимающей тело к поверхности.





Оборудование: деревянный брусок,
динамометр, два груза




Ход работы

1. Прикрепить к бруску динамометр и равномерно
   тянуть его по поверхности стола (показания
   динамометра записать в таблицу – в графу “сила
   трения”)
2. Измерить вес бруска с помощью динамометра
   (записать в таблицу)
3. Положить на брусок груз и снова измерить силу
   трения (показания записать в таблицу – опыт № 2)
4. Положить на брусок два груза и снова измерить
   силу трения (записать в таблицу – опыт № 3)
   Определить и записать в таблицу вес бруска и
   грузов.





Примечание: в целях экономии времени вес
груза можно считать 1Н, а бруска – 0,8 Н (можно
проверить с помощью динамометра)
















№ опыта	Вес тела, Н	Сила трения, Н
1 (брусок без груза)	0,8
2 (брусок с грузом)	1,8
3 (брусок с двумя грузами)	2,8

 Вывод: чем больше сила, прижимающая
тело к поверхности, тем больше сила трения. Слайд
7





 Практическая работа № 2

Цель: сравнить силу трения скольжения,
качения и покоя при одинаковых нагрузках (опыт
лучше делать с одним грузом)





Оборудование: брусок, динамометр, груз, два
карандаша (не гранёных)




Ход работы




1. Положить на брусок груз, прикрепить к бруску
   динамометр и равномерно начать тянуть его.
   Заметить показания динамометра в тот момент,
   когда брусок сдвинется с места – это и будет сила
   трения покоя (показания записать в таблицу)
2. Брусок с грузом с помощью динамометра
   равномерно перемещать по поверхности стола и
   измерить силу трения скольжения (записать в
   таблицу)
3. Положить под брусок два карандаша и измерить
   силу трения качения (записать в таблицу)









	Вид трения	Сила, Н
1 2 3	Трение покоя Трение скольжения Трение качения





Вывод: сила трения покоя всегда больше силы
трения скольжения, а сила трения скольжения
больше силы трения качения – слайд 8





Вопрос: Почему тяжёлый шкаф трудно сдвинуть с
места, но легче его тащить, а ещё легче катить,
используя катки?

В древности люди для перетаскивания тяжёлых
грузов сначала использовали катки, а позднее
стали использовать колёса.

Вернуться к вопросам, поставленным в начале
урока. Слайд 9,10

Когда трение полезно, его стараются увеличить
(сделать поверхность более шероховатой), а когда
вредно – то уменьшить (ввести смазку). Подробнее
об этом мы поговорит на следующем уроке.





Домашнее задание: параграф 30,31, подумайте, как
используют трение животные и растения, а также
примеры полезного и вредного трения.




Закрепление изученного материала




каждой паре выдаётся по несколько картинок и
чистый лист бумаги (найти как можно больше
различных видов трения и записать на листке,
указав между какими телами они возникают).

4. познакомить с таблицей, которую учащимся надо
   будет заполнить на следующем уроке, чтобы они
   знали, на что надо обратить внимание при
   подготовке домашнего задания.



























Название силы	Сила трения
Определение
Обозначение
Причины трения
Виды трения
Куда направлена (рис)
Как уменьшить силу трения ?
Как увеличить силу трения?

Приложение

Сила трения 7 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Причины возникновения силы трения

 

Сила трения возникает между поверхностями двух взаимодействующих тел. Если одно тело движется по поверхности другого, сила трения всегда направлена против движения. Рассмотрим эту ситуацию подробнее.

 

Часто приходится слышать фразы: «Не сотри ноги!», «Сотри, пожалуйста, с доски!» Что при этом имеется в виду? Какое явление скрывается за подобными фразами?

Когда поверхность одного тела движется по поверхности другого тела, то, даже если нам не видны бугорки, трещины, царапины, неровности – шероховатости на поверхностях тел, они начинают задевать друг за друга. Это и есть одна из причин возникновения силы трения.


Рис. 1. Шероховатости на поверхностях тел – первая причина появления силы трения

Существует еще одна причина, по которой появляется сила трения. Опыт показал, что если начать устранять неровности на поверхностях трущихся тел, тщательно шлифуя их, то вначале сила трения, как и ожидается, будет уменьшаться. Но когда поверхности тел будут приближаться к идеально гладким, сила трения резко возрастет, тела начнут буквально прилипать друг к другу. Это происходит потому, что молекулы идеально гладких поверхностей начинают располагаться настолько близко друг к другу, что между ними начинают действовать силы взаимного притяжения.


Рис. 2а. Когда поверхности неровные, то только некоторые атомы, которые очень близко находятся друг к другу, взаимодействуют


Рис. 2б. Когда поверхности выравниваются, то взаимодействующих атомов становится намного больше

На практике чаще всего приходится сталкиваться с силой трения, вызванной шероховатостями на поверхностях тел.

 

Трение скольжения

 

 

Рассмотрим различные виды трения. Заставим брусок скользить по поверхности стола, действуя на него горизонтально направленной силой.

 

Сила трения скольжения возникает при скольжении одного тела по поверхности другого.

Для измерения этой силы воспользуется динамометром. Если перемещать тело равномерно, то сила упругости пружины динамометра (то есть показания прибора) будет равняться силе трения скольжения, действующей на брусок со стороны стола.

Силу трения можно увеличить, положив на брусок нагрузку (например, гирю или другой брусок).

Рис. 3. Измерение силы трения

Оказывается, что силу трения скольжения можно изменить, изменив материал трущихся поверхностей или способ их обработки (шлифовка, полировка, или, наоборот, создание искусственной шероховатости, как на подошвах спортивной обуви или на автомобильных покрышках). Например, положив на стол под бруски наждачную бумагу можно заметить значительное увеличение силы трения.

Итак, сила трения скольжения зависит от:

• нагрузки;
• качества обработки поверхностей взаимодействующих тел.

 

Трение качения

 

 

Часто в различных механизмах, да и просто в быту стараются заменить трение скольжения на трение качения. Сила трения качения возникает при качении одного тела по поверхности другого.

 

Оказывается, при прочих равных условиях сила трения качения в десятки и сотни раз меньше силы трения скольжения.


Рис. 4. Сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения

 

Трение покоя

 

 

Разместим на горизонтальном столе тело и, пользуясь динамометром, начнем действовать на тело все увеличивающейся горизонтальной силой. До некоторых пор груз будет оставаться неподвижным. Следовательно, на груз действует сила, компенсирующая силу упругости пружины динамометра. Это и есть сила трения покоя.

 

Сила трения покоя возникает при действии на неподвижное тело силы, направленной параллельно поверхности контакта этого тела с другим телом.

Рис. 5. Брусок остается неподвижным благодаря силе трения покоя

У силы трения покоя есть максимальное значение. Если увеличить силу натяжения пружины динамометра до этого максимального значения, тело придет в движение, а трение покоя сменится трением скольжения.

Трение покоя – своеобразный «страж» состояния покоя. Именно благодаря трению покоя предметы не скользят по поверхности стола, мебель – по поверхности пола. Нитки, из которых соткана наша одежда, каждая находится на своем месте, и ткань сохраняет свою целостность. Узлы не распускаются сами по себе, а наши ноги не скользят по поверхности земли.

 

Управление величиной силы трения

 

 

Очень часто приходится рассматривать вопрос об увеличении или об уменьшении трения в тех случаях, когда оно полезно или, наоборот, вредно.

 

Рассмотрим различные способы изменения величины силы трения, опираясь на известные пословицы и поговорки. Баба с воза – кобыле легче: если уменьшить величину нагрузки, то сила трения станет меньше.


Рис. 6. «Баба с воза – кобыле легче»

Готовь сани летом, а телегу зимой: в данном случае идет речь о замене трения скольжения на трение качения.

Плуг от работы блестит: здесь можно вспомнить, что при скольжении по менее шероховатой (блестящей) поверхности сила трения меньше.

Не подмажешь – не поедешь: хотя эту ситуацию мы еще не рассматривали, но вы знаете, что и в быту, и в технике для уменьшения трения очень часто используются различные смазочные материалы. Слой жидкой смазки, располагаясь между трущимися поверхностями, значительно уменьшает силу трения. Именно об этом и говорится в данной поговорке.

Рис. 7. «Не подмажешь – не поедешь»

Итак, подводя итоги, можно сказать, что величина силы трения зависит от:

• вида трения (трение скольжения или качения),
• нагрузки,
• качества обработки поверхностей,
• использования смазочных материалов.

Теперь, когда вы изучили свойства силы трения, попробуйте облегчить задачу своим друзьям или членам семьи в следующей ситуации. Требуется передвинуть из одного угла комнаты в другой тяжелый шкаф. Что вы посоветуете?

 

Список рекомендованной литературы

1. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
2. Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7 – 9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.
3. Лукашик В.И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7 – 9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

 

Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «school-collection.edu.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «youtube.com» (Источник)

 

Домашнее задание

Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 – 9 классов

№402, 403, 412, 415, 417 – 420, 427, 428.

 

Типы трения — Викиверситет Знаете ли вы, почему автомобиль замедляется при торможении?


Не только транспортные средства Любой объект, движущийся по поверхности другого объекта, замедляется и останавливается без какой-либо внешней силы, действующей на него из-за «трения». Прежде чем перейти к типам трения, давайте узнаем о трении. По закону физики ни один объект в мире не может быть без трения.

Содержание

• 1 Трение
  • 1.1 Законы трения
• 2 типа трения
  • 2. 1 Статическое трение
  • 2.2 Трение скольжения
  • 2.3 Трение качения
  • 2.4 Жидкостное трение
  • 2.5 Ограничение трения

Силы, действующие на движущийся объект

Силы и движение объекта.

Трение – это сила, противодействующая движению двух контактирующих поверхностей.

Законы трения[править | изменить источник]

1. Трение зависит от твердости или шероховатости контактирующих поверхностей. Жидкостное трение зависит от вязкости (густоты) жидкости…

2. Трение прямо пропорционально нормальной силе, прижимающей контактирующие силы друг к другу…

3. Трение не зависит от площади контактирующей поверхности…

4. В случае скольжения трение снижается при очень высоких относительных скоростях. Однако в случае жидкостного трения трение увеличивается с увеличением относительной скорости движения.

Чтобы остановить объект в движении, на него должна действовать сила в направлении, противоположном движению. Сила, противодействующая движению тела, называется силой трения.

Посмотрите на схему. Сначала блок покоится, затем толкающая сила заставляет блок двигаться. При скольжении бруска по поверхности сила трения действует на него в противоположном направлении. Единицей трения является ньютон, так как силы измеряются с помощью ньютонов.

Трение обычно зависит от веса объекта и характера поверхности между движущимся объектом и опорной поверхностью.

Различные типы движения объекта вызывают различные типы трения. Обычно различают 4 типа трения. Это трение покоя, трение скольжения, трение качения и жидкостное трение. В следующих разделах мы рассмотрим эти силы и то, когда они применяются.

Статическое трение[править | править код]

Статическое трение существует между неподвижным объектом и поверхностью, на которой он стоит. Он предотвращает перемещение объекта по поверхности.

Пример: Статическое трение предотвращает падение таких предметов, как книга, со стола, даже если стол слегка наклонен. Это помогает нам брать предмет так, чтобы он не ускользнул из рук.

Если мы хотим сначала переместить объект, мы должны преодолеть статическое трение, действующее между объектом и поверхностью, на которой находится объект.

Неподвижная книга на поверхности

Трение скольжения[edit | править код]

Трение скольжения возникает между объектами, когда они скользят друг относительно друга.

Когда действует трение скольжения, должна существовать другая сила, удерживающая тело в движении.

Пример: Когда человек толкает предмет по шероховатой поверхности, действующая сила называется «трением скольжения».

Трение качения[править | править код]

Трение качения — это сила сопротивления, которая замедляет движение катящегося шарика или колеса. Его также называют сопротивлением качению.

Когда к неподвижному колесу прикладывается сила или крутящий момент, возникает небольшая статическая сила трения качения, сдерживающая движение качения. Однако сопротивление статического трения скольжения — это то, что действительно заставляет колесо начать катиться. Трение качения препятствует движению объекта, катящегося по поверхности, то есть замедляет движение объекта, катящегося по поверхности.

Примеры: Замедляет катящийся по поверхности мяч и замедляет катящуюся по поверхности шину.

Подобно трению скольжения здесь также требуется другая сила, чтобы удерживать объект в движении, в случае педалирования велосипеда велосипедист создает силу, необходимую для движения велосипеда.

Шарик, катящийся по поверхности

Жидкое трение[edit | править код]

Здесь, на Земле, мы склонны воспринимать сопротивление воздуха (также известное как «сопротивление») как должное. Мы просто предполагаем, что когда мы бросаем мяч, запускаем самолет, сходим с орбиты космического корабля или стреляем из ружья, то движение мяча через нашу атмосферу естественным образом замедляет его. Но в чем причина этого? Как воздух может замедлить объект, независимо от того, находится ли он в свободном падении или в полете?
Воздушное трение испытывают предметы, движущиеся по открытому воздуху. Воздушное трение действует между предметом и воздухом, в котором он движется. Его также называют перетаскиванием. Эта сила зависит от формы объекта, материала, скорости его движения и вязкости жидкости. Вязкость является мерой сопротивления воздуха потоку и отличается от одной плотности к другой.

Пример: Замедляет движение летящего в воздухе самолета, здесь двигатель самолета помогает самолету преодолевать жидкостное трение и двигаться вперед.

Самолет в воздухе

Есть еще один вид трения (частный случай)

Ограничение трения[править | править код]

Предельное трение — это максимальная противодействующая сила, которая вступает в игру, когда одно тело находится на грани движения по поверхности другого тела

Типы трения — Викиверситет

Все мы при необходимости замедляем свои машины, нажимая на тормоза. Знаете ли вы, почему автомобиль замедляется при торможении?

Не только транспортные средства Любой объект, движущийся по поверхности другого объекта, замедляется и останавливается без какой-либо внешней силы, действующей на него из-за «трения». Прежде чем перейти к типам трения, давайте узнаем о трении. По закону физики ни один объект в мире не может быть без трения.

Содержимое

• 1 Трение
  • 1.1 Законы трения
• 2 типа трения
  • 2.1 Статическое трение
  • 2.2 Трение скольжения
  • 2.3 Трение качения
  • 2.4 Жидкостное трение
  • 2.5 Ограничение трения

Силы, действующие на движущийся объект

Силы и движение объекта.

Трение – это сила, противодействующая движению двух контактирующих поверхностей.

Законы трения[править | изменить источник]

1. Трение зависит от твердости или шероховатости контактирующих поверхностей. Жидкостное трение зависит от вязкости (густоты) жидкости…

2. Трение прямо пропорционально нормальной силе, прижимающей контактирующие силы друг к другу…

3. Трение не зависит от площади контактирующей поверхности…

4. В случае скольжения трение снижается при очень высоких относительных скоростях. Однако в случае жидкостного трения трение увеличивается с увеличением относительной скорости движения.

Чтобы остановить объект в движении, на него должна действовать сила в направлении, противоположном движению. Сила, противодействующая движению тела, называется силой трения.

Посмотрите на схему. Сначала блок покоится, затем толкающая сила заставляет блок двигаться. При скольжении бруска по поверхности сила трения действует на него в противоположном направлении. Единицей трения является ньютон, так как силы измеряются с помощью ньютонов.

Трение обычно зависит от веса объекта и характера поверхности между движущимся объектом и опорной поверхностью.

Различные типы движения объекта вызывают различные типы трения. Обычно различают 4 типа трения. Это трение покоя, трение скольжения, трение качения и жидкостное трение. В следующих разделах мы рассмотрим эти силы и то, когда они применяются.

Статическое трение[править | править код]

Статическое трение существует между неподвижным объектом и поверхностью, на которой он стоит. Он предотвращает перемещение объекта по поверхности.

Пример: Статическое трение предотвращает падение таких предметов, как книга, со стола, даже если стол слегка наклонен. Это помогает нам брать предмет так, чтобы он не ускользнул из рук.

Если мы хотим сначала переместить объект, мы должны преодолеть статическое трение, действующее между объектом и поверхностью, на которой находится объект.

Неподвижная книга на поверхности

Трение скольжения[edit | править код]

Трение скольжения возникает между объектами, когда они скользят друг относительно друга.

Когда действует трение скольжения, должна существовать другая сила, удерживающая тело в движении.

Пример: Когда человек толкает предмет по шероховатой поверхности, действующая сила называется «трением скольжения».

Трение качения[править | править код]

Трение качения — это сила сопротивления, которая замедляет движение катящегося шарика или колеса. Его также называют сопротивлением качению.

Когда к неподвижному колесу прикладывается сила или крутящий момент, возникает небольшая статическая сила трения качения, сдерживающая движение качения. Однако сопротивление статического трения скольжения — это то, что действительно заставляет колесо начать катиться. Трение качения препятствует движению объекта, катящегося по поверхности, то есть замедляет движение объекта, катящегося по поверхности.

Примеры: Замедляет катящийся по поверхности мяч и замедляет катящуюся по поверхности шину.

Подобно трению скольжения здесь также требуется другая сила, чтобы удерживать объект в движении, в случае педалирования велосипеда велосипедист создает силу, необходимую для движения велосипеда.

Шарик, катящийся по поверхности

Жидкое трение[edit | править код]

Здесь, на Земле, мы склонны воспринимать сопротивление воздуха (также известное как «сопротивление») как должное. Мы просто предполагаем, что когда мы бросаем мяч, запускаем самолет, сходим с орбиты космического корабля или стреляем из ружья, то движение мяча через нашу атмосферу естественным образом замедляет его. Но в чем причина этого? Как воздух может замедлить объект, независимо от того, находится ли он в свободном падении или в полете?
Воздушное трение испытывают предметы, движущиеся по открытому воздуху. Воздушное трение действует между предметом и воздухом, в котором он движется. Его также называют перетаскиванием. Эта сила зависит от формы объекта, материала, скорости его движения и вязкости жидкости. Вязкость является мерой сопротивления воздуха потоку и отличается от одной плотности к другой.

Пример: Замедляет движение летящего в воздухе самолета, здесь двигатель самолета помогает самолету преодолевать жидкостное трение и двигаться вперед.

Самолет в воздухе

Есть еще один вид трения (частный случай)

Ограничение трения[править | править код]

Предельное трение — это максимальная противодействующая сила, которая вступает в игру, когда одно тело находится на грани движения по поверхности другого тела

Типы трения — Викиверситет

Все мы при необходимости замедляем свои машины, нажимая на тормоза. Знаете ли вы, почему автомобиль замедляется при торможении?

Не только транспортные средства Любой объект, движущийся по поверхности другого объекта, замедляется и останавливается без какой-либо внешней силы, действующей на него из-за «трения». Прежде чем перейти к типам трения, давайте узнаем о трении. По закону физики ни один объект в мире не может быть без трения.

Содержимое

• 1 Трение
  • 1.1 Законы трения
• 2 типа трения
  • 2.1 Статическое трение
  • 2.2 Трение скольжения
  • 2. 3 Трение качения
  • 2.4 Жидкостное трение
  • 2.5 Ограничение трения

Силы, действующие на движущийся объект

Силы и движение объекта.

Трение – это сила, противодействующая движению двух контактирующих поверхностей.

Законы трения[править | изменить источник]

1. Трение зависит от твердости или шероховатости контактирующих поверхностей. Жидкостное трение зависит от вязкости (густоты) жидкости…

2. Трение прямо пропорционально нормальной силе, прижимающей контактирующие силы друг к другу…

3. Трение не зависит от площади контактирующей поверхности…

4. В случае скольжения трение снижается при очень высоких относительных скоростях. Однако в случае жидкостного трения трение увеличивается с увеличением относительной скорости движения.

Чтобы остановить объект в движении, на него должна действовать сила в направлении, противоположном движению. Сила, противодействующая движению тела, называется силой трения.

Посмотрите на схему. Сначала блок покоится, затем толкающая сила заставляет блок двигаться. При скольжении бруска по поверхности сила трения действует на него в противоположном направлении. Единицей трения является ньютон, так как силы измеряются с помощью ньютонов.

Трение обычно зависит от веса объекта и характера поверхности между движущимся объектом и опорной поверхностью.

Различные типы движения объекта вызывают различные типы трения. Обычно различают 4 типа трения. Это трение покоя, трение скольжения, трение качения и жидкостное трение. В следующих разделах мы рассмотрим эти силы и то, когда они применяются.

Статическое трение[править | править код]

Статическое трение существует между неподвижным объектом и поверхностью, на которой он стоит. Он предотвращает перемещение объекта по поверхности.

Пример: Статическое трение предотвращает падение таких предметов, как книга, со стола, даже если стол слегка наклонен. Это помогает нам брать предмет так, чтобы он не ускользнул из рук.

Если мы хотим сначала переместить объект, мы должны преодолеть статическое трение, действующее между объектом и поверхностью, на которой находится объект.

Неподвижная книга на поверхности

Трение скольжения[edit | править код]

Трение скольжения возникает между объектами, когда они скользят друг относительно друга.

Когда действует трение скольжения, должна существовать другая сила, удерживающая тело в движении.

Пример: Когда человек толкает предмет по шероховатой поверхности, действующая сила называется «трением скольжения».

Трение качения[править | править код]

Трение качения — это сила сопротивления, которая замедляет движение катящегося шарика или колеса. Его также называют сопротивлением качению.

Когда к неподвижному колесу прикладывается сила или крутящий момент, возникает небольшая статическая сила трения качения, сдерживающая движение качения. Однако сопротивление статического трения скольжения — это то, что действительно заставляет колесо начать катиться. Трение качения препятствует движению объекта, катящегося по поверхности, то есть замедляет движение объекта, катящегося по поверхности.

Примеры: Замедляет катящийся по поверхности мяч и замедляет катящуюся по поверхности шину.

Подобно трению скольжения здесь также требуется другая сила, чтобы удерживать объект в движении, в случае педалирования велосипеда велосипедист создает силу, необходимую для движения велосипеда.

Шарик, катящийся по поверхности

Жидкое трение[edit | править код]

Здесь, на Земле, мы склонны воспринимать сопротивление воздуха (также известное как «сопротивление») как должное. Мы просто предполагаем, что когда мы бросаем мяч, запускаем самолет, сходим с орбиты космического корабля или стреляем из ружья, то движение мяча через нашу атмосферу естественным образом замедляет его. Но в чем причина этого? Как воздух может замедлить объект, независимо от того, находится ли он в свободном падении или в полете?
Воздушное трение испытывают предметы, движущиеся по открытому воздуху. Воздушное трение действует между предметом и воздухом, в котором он движется. Его также называют перетаскиванием. Эта сила зависит от формы объекта, материала, скорости его движения и вязкости жидкости. Вязкость является мерой сопротивления воздуха потоку и отличается от одной плотности к другой.

Пример: Замедляет движение летящего в воздухе самолета, здесь двигатель самолета помогает самолету преодолевать жидкостное трение и двигаться вперед.

Самолет в воздухе

Есть еще один вид трения (частный случай)

Ограничение трения[править | править код]

Предельное трение — это максимальная противодействующая сила, которая вступает в игру, когда одно тело находится на грани движения по поверхности другого тела

Типы трения — Викиверситет

Все мы при необходимости замедляем свои машины, нажимая на тормоза. Знаете ли вы, почему автомобиль замедляется при торможении?

Не только транспортные средства Любой объект, движущийся по поверхности другого объекта, замедляется и останавливается без какой-либо внешней силы, действующей на него из-за «трения». Прежде чем перейти к типам трения, давайте узнаем о трении. По закону физики ни один объект в мире не может быть без трения.

Содержимое

• 1 Трение
  • 1.1 Законы трения
• 2 типа трения
  • 2.1 Статическое трение
  • 2.2 Трение скольжения
  • 2.3 Трение качения
  • 2.4 Жидкостное трение
  • 2.5 Ограничение трения

Силы, действующие на движущийся объект

Силы и движение объекта.

Трение – это сила, противодействующая движению двух контактирующих поверхностей.

Законы трения[править | изменить источник]

1. Трение зависит от твердости или шероховатости контактирующих поверхностей. Жидкостное трение зависит от вязкости (густоты) жидкости…

2. Трение прямо пропорционально нормальной силе, прижимающей контактирующие силы друг к другу…

3. Трение не зависит от площади контактирующей поверхности…

4. В случае скольжения трение снижается при очень высоких относительных скоростях. Однако в случае жидкостного трения трение увеличивается с увеличением относительной скорости движения.

Чтобы остановить объект в движении, на него должна действовать сила в направлении, противоположном движению. Сила, противодействующая движению тела, называется силой трения.

Посмотрите на схему. Сначала блок покоится, затем толкающая сила заставляет блок двигаться. При скольжении бруска по поверхности сила трения действует на него в противоположном направлении. Единицей трения является ньютон, так как силы измеряются с помощью ньютонов.

Трение обычно зависит от веса объекта и характера поверхности между движущимся объектом и опорной поверхностью.

Различные типы движения объекта вызывают различные типы трения. Обычно различают 4 типа трения. Это трение покоя, трение скольжения, трение качения и жидкостное трение. В следующих разделах мы рассмотрим эти силы и то, когда они применяются.

Статическое трение[править | править код]

Статическое трение существует между неподвижным объектом и поверхностью, на которой он стоит. Он предотвращает перемещение объекта по поверхности.

Пример: Статическое трение предотвращает падение таких предметов, как книга, со стола, даже если стол слегка наклонен. Это помогает нам брать предмет так, чтобы он не ускользнул из рук.

Если мы хотим сначала переместить объект, мы должны преодолеть статическое трение, действующее между объектом и поверхностью, на которой находится объект.

Неподвижная книга на поверхности

Трение скольжения[edit | править код]

Трение скольжения возникает между объектами, когда они скользят друг относительно друга.

Когда действует трение скольжения, должна существовать другая сила, удерживающая тело в движении.

Пример: Когда человек толкает предмет по шероховатой поверхности, действующая сила называется «трением скольжения».

Трение качения[править | править код]

Трение качения — это сила сопротивления, которая замедляет движение катящегося шарика или колеса. Его также называют сопротивлением качению.

Когда к неподвижному колесу прикладывается сила или крутящий момент, возникает небольшая статическая сила трения качения, сдерживающая движение качения. Однако сопротивление статического трения скольжения — это то, что действительно заставляет колесо начать катиться. Трение качения препятствует движению объекта, катящегося по поверхности, то есть замедляет движение объекта, катящегося по поверхности.

Примеры: Замедляет катящийся по поверхности мяч и замедляет катящуюся по поверхности шину.

Подобно трению скольжения здесь также требуется другая сила, чтобы удерживать объект в движении, в случае педалирования велосипеда велосипедист создает силу, необходимую для движения велосипеда.

Шарик, катящийся по поверхности

Жидкое трение[edit | править код]

Здесь, на Земле, мы склонны воспринимать сопротивление воздуха (также известное как «сопротивление») как должное. Мы просто предполагаем, что когда мы бросаем мяч, запускаем самолет, сходим с орбиты космического корабля или стреляем из ружья, то движение мяча через нашу атмосферу естественным образом замедляет его. Но в чем причина этого? Как воздух может замедлить объект, независимо от того, находится ли он в свободном падении или в полете?
Воздушное трение испытывают предметы, движущиеся по открытому воздуху. Воздушное трение действует между предметом и воздухом, в котором он движется. Его также называют перетаскиванием. Эта сила зависит от формы объекта, материала, скорости его движения и вязкости жидкости. Вязкость является мерой сопротивления воздуха потоку и отличается от одной плотности к другой.

Пример: Замедляет движение летящего в воздухе самолета, здесь двигатель самолета помогает самолету преодолевать жидкостное трение и двигаться вперед.

Самолет в воздухе

Есть еще один вид трения (частный случай)

Ограничение трения[править | править код]

Предельное трение — это максимальная противодействующая сила, которая вступает в игру, когда одно тело находится на грани движения по поверхности другого тела

Типы трения — Викиверситет

Все мы при необходимости замедляем свои машины, нажимая на тормоза. Знаете ли вы, почему автомобиль замедляется при торможении?

Не только транспортные средства Любой объект, движущийся по поверхности другого объекта, замедляется и останавливается без какой-либо внешней силы, действующей на него из-за «трения». Прежде чем перейти к типам трения, давайте узнаем о трении. По закону физики ни один объект в мире не может быть без трения.

Содержимое

• 1 Трение
  • 1.1 Законы трения
• 2 типа трения
  • 2.1 Статическое трение
  • 2.2 Трение скольжения
  • 2. 3 Трение качения
  • 2.4 Жидкостное трение
  • 2.5 Ограничение трения

Силы, действующие на движущийся объект

Силы и движение объекта.

Трение – это сила, противодействующая движению двух контактирующих поверхностей.

Законы трения[править | изменить источник]

1. Трение зависит от твердости или шероховатости контактирующих поверхностей. Жидкостное трение зависит от вязкости (густоты) жидкости…

2. Трение прямо пропорционально нормальной силе, прижимающей контактирующие силы друг к другу…

3. Трение не зависит от площади контактирующей поверхности…

4. В случае скольжения трение снижается при очень высоких относительных скоростях. Однако в случае жидкостного трения трение увеличивается с увеличением относительной скорости движения.

Чтобы остановить объект в движении, на него должна действовать сила в направлении, противоположном движению. Сила, противодействующая движению тела, называется силой трения.

Посмотрите на схему. Сначала блок покоится, затем толкающая сила заставляет блок двигаться. При скольжении бруска по поверхности сила трения действует на него в противоположном направлении. Единицей трения является ньютон, так как силы измеряются с помощью ньютонов.

Трение обычно зависит от веса объекта и характера поверхности между движущимся объектом и опорной поверхностью.

Различные типы движения объекта вызывают различные типы трения. Обычно различают 4 типа трения. Это трение покоя, трение скольжения, трение качения и жидкостное трение. В следующих разделах мы рассмотрим эти силы и то, когда они применяются.

Статическое трение[править | править код]

Статическое трение существует между неподвижным объектом и поверхностью, на которой он стоит. Он предотвращает перемещение объекта по поверхности.

Пример: Статическое трение предотвращает падение таких предметов, как книга, со стола, даже если стол слегка наклонен. Это помогает нам брать предмет так, чтобы он не ускользнул из рук.

Если мы хотим сначала переместить объект, мы должны преодолеть статическое трение, действующее между объектом и поверхностью, на которой находится объект.

Неподвижная книга на поверхности

Трение скольжения[edit | править код]

Трение скольжения возникает между объектами, когда они скользят друг относительно друга.

Когда действует трение скольжения, должна существовать другая сила, удерживающая тело в движении.

Пример: Когда человек толкает предмет по шероховатой поверхности, действующая сила называется «трением скольжения».

Трение качения[править | править код]

Трение качения — это сила сопротивления, которая замедляет движение катящегося шарика или колеса. Его также называют сопротивлением качению.

Когда к неподвижному колесу прикладывается сила или крутящий момент, возникает небольшая статическая сила трения качения, сдерживающая движение качения. Однако сопротивление статического трения скольжения — это то, что действительно заставляет колесо начать катиться. Трение качения препятствует движению объекта, катящегося по поверхности, то есть замедляет движение объекта, катящегося по поверхности.

Примеры: Замедляет катящийся по поверхности мяч и замедляет катящуюся по поверхности шину.

Подобно трению скольжения здесь также требуется другая сила, чтобы удерживать объект в движении, в случае педалирования велосипеда велосипедист создает силу, необходимую для движения велосипеда.

Шарик, катящийся по поверхности

Жидкое трение[edit | править код]

Здесь, на Земле, мы склонны воспринимать сопротивление воздуха (также известное как «сопротивление») как должное. Мы просто предполагаем, что когда мы бросаем мяч, запускаем самолет, сходим с орбиты космического корабля или стреляем из ружья, то движение мяча через нашу атмосферу естественным образом замедляет его. Но в чем причина этого? Как воздух может замедлить объект, независимо от того, находится ли он в свободном падении или в полете?
Воздушное трение испытывают предметы, движущиеся по открытому воздуху. Воздушное трение действует между предметом и воздухом, в котором он движется. Его также называют перетаскиванием. Эта сила зависит от формы объекта, материала, скорости его движения и вязкости жидкости. Вязкость является мерой сопротивления воздуха потоку и отличается от одной плотности к другой.

Пример: Замедляет движение летящего в воздухе самолета, здесь двигатель самолета помогает самолету преодолевать жидкостное трение и двигаться вперед.

Самолет в воздухе

Есть еще один вид трения (частный случай)

Ограничение трения[править | править код]

Предельное трение — это максимальная противодействующая сила, которая вступает в игру, когда одно тело находится на грани движения по поверхности другого тела

видов трения — GeeksforGeeks

Трение — это сила между двумя поверхностями, которые скользят или пытаются скользить друг по другу. Например, когда вы пытаетесь толкнуть книгу по полу, это затрудняет трение. Трение всегда работает в направлении, противоположном направлению, в котором объект движется или пытается двигаться. Трение всегда замедляет движущийся объект.

Величина трения зависит от материалов, из которых сделаны две поверхности. Чем шероховатее поверхность, тем больше трения. Трение также производит тепло. Если вы быстро потрете руки, вы почувствуете, как они становятся теплее.

Преимущества трения

• Трение отвечает за многие виды движения
• Оно помогает нам ходить по земле
• Тормоза в автомобиле используют трение для остановки автомобиля
• Астероиды сгорают в атмосфере, прежде чем достигнут Земли из-за трения.
• Помогает генерировать тепло, когда мы потираем руки.

Недостатки трения

• Трение производит ненужное тепло, что приводит к потере энергии.
• Сила трения действует в направлении, противоположном движению, поэтому трение замедляет движение движущихся объектов.
• Лесные пожары возникают из-за трения между ветвями деревьев.
• Много денег уходит на предотвращение трения и вызванного им обычного износа с помощью таких методов, как смазка и промасливание.

Типы трения

Существует четыре основных типа трения:

1. Статическое трение
2. Трение скольжения
3. Трение качения
4. Трение жидкости

Статическое трение

Воздействует на объекты, когда они покоятся на поверхности. Например, если вы идете в лес, между вашей обувью и дорожкой возникает статическое трение каждый раз, когда вы ставите ногу. Без этого статического трения ваши ноги выскальзывали бы из-под вас, что затрудняло бы ходьбу. На самом деле, это именно то, что происходит, если вы пытаетесь ходить по льду. Это потому, что лед очень скользкий и создает очень мало трения.

Трение скольжения

Это трение, которое действует на объекты, когда они скользят по поверхности. Трение скольжения слабее трения покоя. Вот почему легче двигать предмет мебели по полу после того, как вы начнете его двигать, чем заставить его двигаться с самого начала. Например, существует трение скольжения между тормозными колодками и ободами велосипеда каждый раз, когда вы используете тормоза вашего велосипеда. Это трение замедляет катящиеся колеса, поэтому вы можете остановиться.

Трение качения

Это трение, которое действует на предметы, когда они катятся по поверхности. Оно намного слабее, чем трение скольжения или трение покоя. Это объясняет, почему в большинстве видов наземного транспорта используются колеса, включая велосипеды, автомобили, 4-колесные транспортные средства, роликовые коньки, самокаты и скейтборды. Например: шарикоподшипники в этом колесе уменьшают трение между внутренним и внешним цилиндрами при их вращении.

Жидкостное трение

Жидкостное трение — это трение, воздействующее на объекты, движущиеся в жидкости. Жидкость – это вещество, которое может течь и принимать форму сосуда. К текучим средам относятся жидкости и газы. Если вы когда-нибудь пытались провести открытой ладонью по воде в ванне или бассейне, вы сталкивались с трением жидкости. Другим примером может быть пловец, прорезающий края воды, где вода оказывает сопротивление жидкости пловцу.

Коэффициент трения

Коэффициент трения µ является мерой величины трения между двумя поверхностями. Низкое значение коэффициента трения указывает на то, что сила, необходимая для скольжения, меньше, чем сила, необходимая при высоком коэффициенте трения. Значение коэффициента трения определяется как

Где

F — сила трения, а

Н — нормальная сила.

Расчет коэффициента трения

Перпендикулярная сила уменьшена

Когда объект помещен на наклон, сила, перпендикулярная между поверхностями, уменьшается в соответствии с углом наклона. Сила, необходимая для преодоления трения (F _r ), равна коэффициенту трения (μ), умноженному на косинус угла наклона (cos θ), умноженному на вес объекта (W). Существуют математические таблицы, в которых приведены значения косинусов для различных углов.

F _r = μ W Cosθ 

Гравитация способствует скольжению

Обратите внимание, что когда объект находится на уклоне, сила тяжести способствует скольжению объекта по пандусу или наклону. Назовем эту силу (F _g ), и она равна весу объекта (W), умноженному на синус угла (sin θ)

F _g = W sin θ

Тангенс угла определяет коэффициент

Если поставить пандус под достаточно крутым углом, F _г станет больше, чем F _r , и объект соскользнет вниз по склону. Угол, под которым она только начинает скользить, определяется из уравнения:

мкW cos θ = W sin θ

Разделив обе части уравнения на W и cos θ, получим уравнение для статического коэффициента трения

μ = tan θ

, где tan θ — тангенс угла θ, равный .

Например: если вы поместите книгу на пандус и измените угол наклона до тех пор, пока книга не начнет скользить, а затем измерите угол наклона, вы сможете определить коэффициент трения между книгой и пандусом. Если угол был 30 градусов, то тангенс 30 градусов равен примерно 0,58. В данном случае это будет статический коэффициент трения. Даже если вы увеличите вес книги, она все равно будет скользить под углом 30 градусов.

Примеры задач на коэффициент трения

Вопрос 1. На гладкую поверхность помещен предмет массой 10 кг. Статическое трение между этими двумя поверхностями равно 15 Н. Найдите коэффициент статического трения?

Решение:

дано

M = 10 кг

F = 30 N

Мы знаем, что,

Нормальная сила, n = Mg

SO, N = 10 × 9,81 = 98.1 N

.

Формула для коэффициента статического трения:

μ = F/N

μ = 30/98,1

μ = 0,305

Вопрос 2: Нормальная сила и сила трения объекта равны 50 Н и 80 Н соответственно. Найдите коэффициент трения?

Решение:

, данный

n = 50 N

F = 80 N

Формула для коэффициента трения составляет

μ = F/N

μ = 80/509 0003

μ = F/N

μ = 80/50.