Сила трения зависит от массы

Сила трения скольжения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения, но не зависит от площади соприкосновения [1] .

Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается латинской буквой k <displaystyle k> или греческой буквой μ <displaystyle mu > . Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то μ <displaystyle mu > можно считать постоянным. В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле [1] :

F = μ N <displaystyle F=mu N>

N <displaystyle N> — сила нормальной реакции опоры.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда в большей или меньшей степени происходит преобразование механического движения в другие формы движения материи — чаще всего в тепловую форму движения, и происходит нагревание взаимодействующих тел.

Содержание

Независимость от площади [ править | править код ]

Так как никакое тело не является абсолютно ровным, сила трения не зависит от площади соприкосновения, и истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой. На самом деле, площадь соприкосновения, казалось бы, ровных поверхностей может находиться в пределах 0 , 01 % − 0 , 001 % <displaystyle 0,01\%-0,001\%> от всей мнимой площади соприкосновения. [2] А в случае поверхностей максимально гладких начинает возникать межмолекулярное притяжение.

Обычно это демонстрируется примером:

Два цилиндра из мягких металлов соединяют плоскими частями, а затем с легкостью отрывают. После этого два цилиндра соединяют и немного двигают относительно друг друга. При этом все неровности поверхности притираются друг к другу, образуя максимальную площадь соприкосновения: появляются силы межмолекулярного притяжения. А после разъединить эти два цилиндра становится очень сложно.

Типы трения скольжения [ править | править код ]

Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазочный материал), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

Читайте также:  Редактирование документов в фотошопе

По физике взаимодействия трение скольжения принято разделять на:

  • Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазочными материалами — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя;
  • Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком);
  • Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазочного материала) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
  • Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
  • Граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения;

Также можно классифицировать трение по его области. Силы трения, возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения. Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

Измерение [ править | править код ]

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики. Поэтому нет точной формулы для коэффициента трения. Его оценка производится на основе эмпирических данных: так как по первому закону Ньютона тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения, то для измерения действующей на тело силы трения достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.

Таблица коэффициентов трения скольжения [ править | править код ]

Значения таблицы взяты из справочника по физике [3]

Класс: 7

Презентация к уроку

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель: изучить явление трения (его причины, закономерности); создать условия для формирования у учащихся практических навыков:

  • измерения силы трения;
  • развивать логическое мышление учащихся;
  • воспитывать интерес к предмету;
  • развивать интерес к решению задач.

Образовательная: познакомить учащихся с явлением трения, сформулировать понятие сила трения, экспериментально установить, от чего зависит эта сила, продолжит формирование умений пользоваться приборами, анализировать, сравнивать результаты опытов.

Воспитательная: воспитание аккуратности, дисциплины, настойчивости, ответственного отношения к учебе.

Развивающая: развитие памяти, речи, любознательности, познавательного интереса к окружающим явлениям; развивать логическое мышление.

  • Организационный момент. (2 мин.)
  • Проверка домашнего задания (10 мин.)
  • Изучение нового материала . (10 мин.)
  • Практическая работа (10 мин.)
  • Обобщение пройденного материала.(10 мин.)
  • Домашнее задание. Выставление оценок. (3 мин.)
  • Читайте также:  Ростелеком мультискрин как подключить на телефон

    2. Проверка домашнего задания.

    Всем учащимся выдаётся таблица, которую необходимо заполнить. В этой таблице вопросы из домашнего задания.

    Вопросы Ответы
    1. Какую величину мы называем силой?
    2. Как обозначается сила?
    3. Единицы измерения силы.
    4. Какая сила приложена к телу и направлена всегда к земле?
    5. Найдите цену деления динамометра, который находится у вас на столе.
    6. Какой прибор предназначен для измерения силы?
    7. Сила является векторной или скалярной величиной?

    3. Изучение нового материала.

    Ответьте на вопрос:. Что нужно делать?

    Сегодня сильный гололёд,
    Но должен ты идти вперёд,
    Подумай, чтобы не упасть,
    И под колёса не попасть! (Посыпать песком)

    4. Зачем нужно посыпать песком? (Что бы не скользить, увеличить силу трения)

    Открываем тетради и записываем тему нашего урока: “Сила трения”.

    На доске изображен рисунок, глядя на него постараемся заполнить таблицу.

    Название силы Точка приложения направление Причины появления
    Сила трения 1. Шероховатость

    2. Взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел

    При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения. Она обозначается буквой F с индексом: FTp. (на рис это видно)

    Существует несколько видов трения:

    • трение покоя,
    • трение скольжение (если тело скользит по поверхности другого тела),
    • трение качание.

    При скольжении одного тела по поверхности другого возникает трение, которое называют трением скольжения. Например, такое трение возникает при движении саней и лыж по снегу.

    Если же одно тело не скользит, а катится по поверхности другого, то трение, возникающее при этом, называют трением качения. Так, при движении колес вагона, автомобиля, при перекатывании бревен или бочек по земле проявляется трение качения.

    А теперь выясним, от чего зависит сила трения.

    5. Практическая работа.“Измерение силы трения”.

    Класс делится на три группы. Каждая группа выясняет от чего зависит сила трения.

    Если положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с достаточной силой в горизонтальном направлении, то брусок начнет двигаться. Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы модуль силы тяги был равен модулю силы трения.

    На этом основан метод измерения силы трения.

    Приборы и материалы: трибометр, состоящий из деревянного бруска с тремя отверстиями и деревянной линейки, школьный динамометр, набор грузов по механике.

    Задание 1. Определить зависимость силы трения от массы тела.

    Испытуемое тело Масса тела Сила трения
    Тело с одним бруском
    Тело с двумя брусками
    Тело с тремя брусками

    Сделать вывод: как сила трения зависит от массы тела.

    Задание 2. Определить зависимость силы трения от поверхности по которой движется тело.

    Читайте также:  Скидка 25 самсунг а коркунов
    Сила веса Сила трения
    Показание динамометра при движении бруска по дереву
    Показание динамометра при движении бруска по бумаге
    Показание динамометра при движении бруска по наждачной бумаге

    Сделать вывод: как зависит от поверхности по которой движется тело?

    Задание 3. Определить зависимость силы трения от площади поверхности

    Что бы определить площадь поверхности, необходимо изменить ширину и длину основания. S=a*b

    Положение бруска Площадь поверхности Сила трения
    Положите брусок боковой гранью
    . Положите брусок основанием

    Сделать вывод: как зависит сила трения от площади поверхности?

    Обсуждение итогов заданий.

    Вывод: сила трения зависит от поверхности движения, от массы тела и не зависит от площади поверхности.

    . Единица измерения силы трения в СИ (как и любой другой силы) – 1 Ньютон.

    Первое исследование законов трения принадлежит знаменитому итальянскому ученому и художнику Леонардо да Винчи (15 век):

    Что обозначают эти строки взятые из стихотворения.

    Если б трение пропало,
    Что со всеми нами стало?
    Мы ходить бы не смогли,
    Оттолкнувшись от Земли.

    Если б взяли что-то вдруг.
    Оно выпало б из рук.
    Помогает трение
    Начинать движение
    Всем машинам, тракторам,
    Мотоциклам, поездам.
    . . . Но при том приносит вред
    И не мало разных бед.

    Сила трения как приносит пользу, так и вред.

    Какую пользу и вред приносит сила трения мы узнаем на следующий урок.

    Ответьте на вопросы:

    1. Какие самые главные выводы вы сделали из нашего урока?
    2. Больше всего мне запомнилось?
    3. А Вы знаете сегодня на уроке я …

    Домашнее задание: п.п. 30, 31 (вопросы), упр. 11 (3).

    Сообщение по теме: “Польза и вред, которую приносит сила трения”

    Учитель на уроке последовательно провёл опыты по измерению силы трения скольжения при равномерном движении бруска с грузом по двум разным горизонтальным поверхностям (см. рисунок)

    Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующие проведённым опытам. Укажите их номера.

    1) Сила трения зависит от массы бруска с грузом

    2) Сила трения зависит от скорости перемещения бруска

    3) Сила трения зависит от угла наклона плоскости перемещения

    4) Сила трения зависит от поверхности, по которой движется брусок

    5) Трение скольжения для второй поверхности больше

    Из проведенного опыта можно сделать вывод, что сила трения зависит от поверхности, по которой двигался брусок. Так как отклонение динамометра больше на нижнем рисунке, то трение скольжения для второй поверхности больше.

    Leave a Reply

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    You may use these HTML tags and attributes:

    <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>