Сила знакомая и таинственная

Урок физики в 7 классе по теме «Сила трения»

сила знакомая и таинственная

ТЕМА УРОКА: «Сила трения». Учитель: Чупрова Г.Р. Трение – сила знакомая , но таинственная. А.А.. Первозванский. Цели урока. ТРЕНИЕ - СИЛА ЗНАКОМАЯ, НО ТАИНСТВЕННАЯ (ПЕРВОЗВАНСКИЙ А.А., ), ФИЗИКА. Рассказано об истории изучения трения и современных. 2 Аннотация проекта Данный проект используется при изучении тем: «Силы в природе» и «Сила трения». Данный проект используется при изучении.

Ведь два самых главных изобретения - колесо и добывание огня - связаны именно со стремлением уменьшить и увеличить эффекты трения. Однако понимание природы трения и законов, которым подчиняется это явление, возникло не так уж давно и, к сожалению или к счастью, еще далеко от совершенства. Цель данной статьи - кратко рассказать об основных этапах познания трения вплоть до последних достижений в этой области, причем на самом элементарно-школьном уровне, чтобы дать учителям физики и математики дополнительный материал, с помощью которого они смогли бы пробудить любопытство своих учеников и показать, что не только в глубинах космоса и джунглях Амазонки есть нераскрытые тайны, ожидающие новых исследователей.

Как художник, скульптор и инженер он превосходил своих современников. Как ученый он обогнал свою эпоху на века. Среди бесчисленных научных достижений и первая формулировка законов трения. Леонардо утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке силе прижатиянаправлена против направления движения и не зависит от площади контакта. Модель Леонардо была переоткрыта через лет Г. Амонтоном и получила окончательную формулировку в работах Ш.

Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов.

Однако уже в XIX веке стало ясно, что закон Амонтона-Кулона не дает правильного описания силы трения, а коэффициенты трения отнюдь не являются универсальными характеристиками. Прежде всего было отмечено, что коэффициенты трения зависят не только от того, какие материалы контактируют, но и от того, насколько гладко обработаны контактирующие поверхности. Выяснилось также, что сила статического трения отличается от силы трения при движении.

Трение - сила знакомая, но таинственная. Читать бесплатно онлайн в электронном виде | Единое окно

Чтобы напомнить, что обычно понимается под статическим трением, представим схему простейшего эксперимента рис. Будем пытаться сдвинуть с места тело потянув за трос с пружинным динамометром. При малом перемещении конца троса тело остается на месте: Обычно говорят, что на контактирующих поверхностях развивается сила трения, уравновешивающая приложенную силу. Постепенно увеличиваем перемещение и вместе с ним упругую силу, приложенную к телу. В какой-то момент она оказывается достаточной для того, чтобы стронуть тело с места.

Зарегистрированное в этот момент показание динамометра и называют обычно силой статического трения, характеризующего предельные возможности неподвижного статического сцепления тел. Если мы будем продолжать медленно вытягивать трос, то тело поедет по поверхности. Оказывается, что регистрируемые в ходе движения показания динамометра будут не такими, как в момент страгивания. Обычно сила трения при медленном движении меньше силы страгивания, статического трения.

Кулон изучал именно силу трения при медленном взаимном перемещении контактирующих тел и установил, что эта сила не зависит от величины скорости, а только от направления движения всегда направлена против движения. Конец XIX века ознаменовался замечательными достижениями в исследовании вязкости, то есть трения в жидкостях.

Наверное, с доисторических времен известно, что смазанные жиром или даже просто смоченные водой поверхности скользят значительно легче. Смазка трущихся поверхностей применялась с момента зарождения техники, но только О.

Рейнольдс в году дал первую теорию смазки. При наличии достаточно толстого слоя смазки, обеспечивающего отсутствие непосредственного контакта трущихся поверхностей, сила трения определяется только свойствами гидродинамикой смазочного слоя.

Сила статического трогания равна нулю, а с ростом скорости сила сопротивления движению увеличивается. Если же смазки недостаточно, то действуют все три механизма: Итак, к концу XIX века выяснилась картина зависимости силы трения от скорости, представленная графиком на рис. Но уже на пороге XX века возникло сомнение в правильности этой картины при очень малых скоростях.

В году Штрибек опубликовал данные, свидетельствующие о том, что при отсутствии смазки сила сопротивления не падает сразу с уровня силы трогания до кулоновой силы, а возникает постепенное падение силы с ростом скорости - эффект, противоположный гидродинамической вязкости. Этот факт был многократно перепроверен в дальнейшем и теперь обычно именуется штрибек-эффектом. Картина зависимости силы трения от скорости приобрела форму, показанную на рис.

Быстро развивавшаяся техника XX века требовала все большего внимания к исследованию трения. В е годы исследования в области трения стали настолько интенсивными, что потребовалось выделить их как специальную науку - трибологию, лежащую на стыке механики, физики поверхностных явлений и химии создание новых смазочных материалов - дело химиков. Только в США в этой области работают в настоящее время более исследователей, и в мировой науке ежегодно публикуется более статей.

Рассказать обо всем и упомянуть всех невозможно см. Эти поверхности никогда не являются идеально плоскими, имеют микронеровности. Места выступов на одной поверхности отнюдь не совпадают с местами выступов на. Как образно выразился один из пионеров трибологии, Ф. Боуден, "наложение двух твердых тел одного на другое подобно наложению швейцарских Альп на перевернутые австрийские Альпы - площадь контакта оказывается очень малой".

Однако при сжатии остроконечные "горные пики" пластически деформируются и подлинная площадь контакта увеличивается пропорционально приложенной нагрузке. Именно сопротивление относительному сдвигу этих контактных зон и является основным источником трения движения.

Само сопротивление сдвигу при идеальном контакте определяется межмолекулярным взаимодействием, зависящим от природы контактирующих материалов. Таким образом, объясняется влияние двух главных факторов: Однако имеются два осложняющих обстоятельства. Во-первых, металлические поверхности на воздухе быстро покрываются тонкой пленкой окислов и фактически контакт осуществляется не между чисто металлическими поверхностями, а между окисными пленками, имеющими более низкое сопротивление сдвигу.

Проникновение же любой жидкой или пастообразной смазки вообще меняет картину контакта. Во-вторых, при относительном сдвиге осуществляется не только скольжение по контактным площадкам, но и упругое деформирование выступов, пиков. Выделим схематически только два пика практически наклон их склонов порядка 10?

При попытке сдвинуться в горизонтальном направлении один пик начинает прогибать другой, то есть сначала пытается сгладить дорогу, а потом уже скользить по. Ширина пиков мала порядка сотых долей миллиметраи в пределах таких микросмещений главную роль играет именно упругое сопротивление, то есть сила должна подчиняться закону Гука, быть пропорциональной смещению.

Урок физики в 7-м классе по теме "Сила трения"

Иначе говоря, при микросмещениях контактирующие поверхности оказываются как бы связанными многочисленными пружинками. Но после того как верхний пик в ходе движения перевалит через нижний причем оба они сплющиваютсяпружинка рвется вплоть до встречи с новым препятствием. Таким образом, после приложения продольной силы, стремящейся сдвинуть два тела, могут возникнуть следующие четыре основных режима [3]: Этим качественным представлениям соответствует график зависимости коэффициента трения от скорости, представленный на рис.

Если же смазка не вводится искусственно, то увеличение трения с ростом скорости почти незаметно и мы возвращаемся к закону Амонтона-Кулона, за исключением зоны очень малых скоростей рис.

  • Трение - сила знакомая, но таинственная
  • Урок физики по теме: « Сила трения» Трение – сила знакомая, но таинственная. - презентация
  • Урок физики в 7 классе по теме «Сила трения»

Будем тянуть тело с помощью троса, в который врезана пружина динамометра, и притом потянем за хвостик с постоянной скоростью. Окажется, что само тело не двигается с той же скоростью, а перемещается толчками. И это легко качественно объяснимо с помощью представленной выше картины.

Действительно, один конец пружины прикреплен к телу, а второй начинает удаляться. К телу приложена упругая сила пружины, пропорциональная ее растяжению. Вначале эта сила мала и меньше силы упругого сцепления контакта трения покоятак что тело стоит на месте, а точнее, испытывает только незаметное микросмещение.

При дальнейшем вытягивании сила пружины преодолевает силу контакта и тело начинает скользить по поверхности. Но сила сопротивления скольжению ниже статического трения, и возникает положительная разность сил, разгоняющая тело. Пружина начнет сжиматься, а создаваемая ею упругая сила - уменьшаться, тело тормозится, вновь прилипает к поверхности, и придется затратить еще время, чтобы вновь растянуть пружину для преодоления трения покоя.

Таким образом, движение тела оказывается колебательным, в котором периодически сменяются фазы прилипания и скольжения по-английски это звучит короче - stick and slip. Такое движение принято называть фрикционными автоколебаниями: Внешнее воздействие - движение конца троса не является колебательным, трос движется с постоянной скоростью.

Конечно, через этот трос мы подпитываем тело энергией, поэтому-то колебания являются незатухающими несмотря на потери энергии в контакте.

сила знакомая и таинственная

Фрикционные автоколебания - крайне неприятный эффект. Для многих машин требуется обеспечить плавное, без толчков, медленное движение. Сварочный робот должен плавно вести сварочный аппарат вдоль свариваемого шва: А ведь робот - это механизм, в узлах которого обязательно возникает трение. Он улучшает сцепление резины с дорогой. Для увеличения трения в гололед тротуары посыпают песком.

Трение вызывает износ трущихся поверхностей.

Урок физики в 7-м классе по теме "Сила трения"

Для уменьшения трения используют смазку. В движущихся частях машин используют подшипники, в которых трение скольжения заменяется трением качения.

Рыбы и птицы имеют обтекаемую форму тела, что также уменьшает трение. Поэтому автомобилям, самолетам и ракетам придают обтекаемую форму.

Мудрость и жизненный опыт любой народ заключает в поговорки. Решение задач качественного характера 1. Почему течение воды в реке около берегов и дна медленнее, чем посередине и на поверхности? Почему легче плыть, чем бежать по дну по пояс погружённым в воду? Почему живую рыбу трудно удержать в руках? Почему нагруженный корабль движется медленнее ненагруженного? Для чего при спуске с горы тележки воза одно колесо её закрепляют так, чтобы оно не вращалось?

Рассмотрите внимательно, как соткана из ниток какая-нибудь лёгкая хлопчатобумажная ткань, например ситец, сатин, марля и.

сила знакомая и таинственная

Что произошло бы с тканью, если бы не трение? Иголки отполированы до блеска. Для какой цели нужна такая тщательная полировка? Почему ржавой иглой трудно шить? Отгадайте загадку и ответьте на вопрос: Почему это ведёрко делают шершавым? С какой целью гимнасты штангистыприступая к выполнению упражнений на гимнастических снарядах, натирают ладони рук жжёной магнезией — веществом, хорошо поглощающим влагу?

Почему лыжник, стремительно спустившись с горы, катится дальше по ровной горизонтальной поверхности снежного поля с уменьшающейся скоростью? Зачем на подошвы спортивной обуви футболистов бутсы, шиповки набивают кожаные, пластмассовые, металлические шипы?