Какую роль играет трение в данном опыте. Сила трения в жизни человека - документ

Районная научная конференция учащихся «Инициатива молодых».

Секция «Естественные науки».

Муниципальное Общеобразовательное Учреждение

«Средняя общеобразовательная школа с. Демьяс»

«Сила трения в нашей жизни»

МОУ «СОШ с. Демьяс»,

Лукашевич Иван.

Руководитель:учитель физики

Цель: выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни, как человек получил знания об этом явлении, какова её природа.

Задачи: проследить исторический опыт человека по использованию и применению этого явления: выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие; закономерности и зависимости силы трения; подумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения тел.

Отчёт группы исследователей общественного мнения

Цель: показывать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы (обыватели) знаем об этом явлении?»

Группа изучила пословицы, поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения, покоя, качения, скольжения, изучила человеческий опыт в применении трения, способов борьбы с трением.

Пословицы и поговорки:

Не будет снега, не будет и следа. Тише едешь, дальше будешь. Тихий воз будет на горе. Тяжело против воды плыть. Любишь кататься, люби и саночки возить. Терпенье и труд всё перетрут. От того и телега запела, что давно дегтя не ела. Врёт, что шёлком шьёт.

«Колобок» - трение качения.

(« Колобок полежал, полежал, взял, да и покатился – с окна на лавку, с лавки на пол, по полу к двери, прыг через порог - да в сени и покатился…

«Репка» - трение покоя.

«Курочка ряба» - трение покоя

(« Мышка бежала, хвостиком вильнула, яичко покатилось, упало и разбилось»)

«Медвежья горка» - трение скольжения.

Трение – явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшее таким привычным и незаметным.

Возьмём монету и потрём ею о шершавую поверхности. Мы отчётливо ощутим сопротивление – это и есть сила трения. Если теперь побыстрее, монета начнёт нагреваться, напомнив нам о том, что при трении выделяется теплота – факт, известный ещё человеку каменного века, ведь именно таким способом люди впервые научились добывать огонь.

Трение даёт нам возможность ходить, сидеть, работать без опасения, что книги и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили.

Однако маленькое трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющий гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен.

Трение – не только тормоз для движения. Это ещё и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации.

И в нашу эпоху борьбы с изнашиванием технических устройств – важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним.

Уже в античную эпоху в распоряжении инженеров находились такие важнейшие средства для снижения трения в самих механизмах, как сменный металлический подшипник скольжения, смазываемый жиром или оливковым маслом, и даже подшипник качения.

Первыми в мире подшипниками считают ременные петли, поддерживающие оси допотопных шумерских повозок.

Подшипники со сменными металлическими вкладышами были хорошо известны в Древней Греции, где они применялись в колодезных воротах и мельницах.
Конечно, трение играет в нашей жизни и положительную роль, но оно и опасно для нас, особенно в зимний период, период гололёдов. Вот данные, которые нам сообщили в больнице; число обратившихся за медицинской помощью в декабре – январе, только школьников, в возрасте 15-17 лет – 6 человек. В основном диагнозы: переломы, вывихи, ушибы. Есть среди обратившихся за помощью и люди пожилого возраста.

Группа провела и небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы:

Что вы знаете о явлениях трения? Как вы относитесь к гололеду, скользким тротуарам и дорогам? Ваши предложения администрации нашего района?

На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно, т. к. не видела связи между трением и повседневным своим опытом.

На второй вопрос дети и школьники средних классов говорили, что им гололед нравится, можно кататься; а люди постарше уже понимают, в чем заключается опасность этого явления.

Отсчет группы теоретиков.

Цели: изучить природу сил трения; исследовать факторы, от которых зависит трение; рассмотреть виды трения.

Сила трения

Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф, то сразу убедимся, что не так-то просто это сделать. Его движению будет мешать взаимодействие ножек с полом, на котором он стоит. Различают 3 вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения. Мы хотим выяснить, чем эти виды отличаются друг от друга и что между ними общего?

Трение покоя

Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклонена доски брусок может остаться на месте. Что будет удерживать его от соскальзывания вниз? Трение покоя.

Прижмём свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем её. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемещает грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортёра, препятствует развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т. д.

Сила трения покоя может быть разной. Она растёт вместе с силой, стремящийся сдвинуть тело с места. Но для любых двух соприкасающихся тел она имеет некоторое максимальное значение, больше того быть и не может. Например, для деревянного бруска, находящегося на деревянной доске, максимальная сила трения покоя составит римерно 0,6 от его веса. Приложив к телу силу, привышающую максимальную силу трения покоя, мы сдвинем тело с места, и оно начнёт двигаться. Трение покоя при этом смениться трением скольжения.

Трение скольжения

Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет своё движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону, противоположную направлению движение тела. Причины возникновения силы трения:

Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле всегда имеют микроскопические неровности (выступают, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неровности зацепляются друг за друга и тем самым мешают движению Межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное притяжение проявляется в тех случаях, когда поверхность соприкасающихся тел хорошо отполированы. Так, например, при относительном скольжении двух металлов с очень чистыми и ровными поверхностями, обработанными в с помощью специальной технологии, сила трения между брусками дерева друг с другом, и дальнейшее скольжение становиться невозможно.

Трение качения

Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трение качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потом перед ним все время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения. При этом, чем дорога тверже, тем трение качения меньше. При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения (это было замечено еще в древности). Так, ножки тяжелых предметов, например, кроватей, роялей и т. п., снабжают роликами. В технике для уменьшения трения в машинах широко пользуются подшипниками качения, иначе называемыми шариковыми и роликовыми подшипниками.

Эти виды трения относятся к сухому трению. Мы знаем, почему книга не проваливается сквозь стол. Но что мешает ей соскользнуть, если стол немного наклонен? Наш ответ – трение! Мы попытаемся объяснить природу силы трения.

На первый взгляд, объяснить происхождение силы трения очень просто. Ведь поверхность стола и обложка книги шероховаты. Это чувствуется на ощупь, а под микроскопом видно, что поверхность твердого тела более всего напоминает горную страну. Бесчисленные выступы цепляются друг за друга, немного деформируются и не дают книге соскользнуть. Таким образом, сила трения покоя вызвана теми же силами взаимодействия молекул, что и обычная упругость.

Если мы увеличим наклон стола, то книга начет скользить.

Очевидно, при этом начинаются «скалывание» бугорков, разрыв молекулярных связей, не способных выдержать возросшую нагрузку. Сила трения по-прежнему действует, но это уже будет сила трения скольжения. Обнаружить «скалывание» бугорков не представляет труда. Результатом такого «скалывания» является износ трущихся деталей.

Казалось бы, чем тщательнее отполированы поверхности, тем меньше должна быть сила трения. До известной степени это так. Шлифовка снижает, например, силу трения между двумя стальными брусками. Но не беспредельно! Сила трения внезапно начинает расти при дальнейшем увеличении гладкости поверхности. Это неожиданно, но все же объяснимо.

По мере сглаживания поверхностей они все теснее и теснее прилегают друг к другу.

Однако до тех пор, пока высота неровностей превышает несколько молекулярных радиусов, силы взаимодействия между молекулами соседних поверхностей отсутствует. Ведь это очень короткодействующие силы. При достижении некоего совершенства шлифовки поверхности сблизятся настолько, что силы сцепления молекул включатся в игру. Они начнут препятствовать смещению брусков друг относительно друга, что и обеспечивает силу трения покоя. При скольжении гладких брусков молекулярные связи между их поверхностями рвутся подобно тому, как у шероховатых поверхностей разрушаются связи внутри самих бугорков. Разрыв молекулярных связей – вот то главное, чем отличаются силы трения от сил упругости. При возникновении сил упругости таких разрывов не происходит.

Из-за этого силы трения зависят от скорости.

Часто в популярных книгах и научно-фантастических рассказах рисуют картину мира без трения. Так можно очень наглядно показать как пользу, так и вред трения. Но не надо забывать, что в основе трения лежат электрические силы взаимодействия молекул. Уничтожение трения фактически означало бы уничтожение электрических сил, следовательно, неизбежный полный распад вещества.

Но ведь знания о природе трения пришли к нам не сами собой. Этому предшествовала большая исследовательская работа ученых-экспериментаторов на протяжении нескольких веков. Не все знания приживались легко и просто, многие требовали многократных экспериментальных проверок, доказательств. Самые светлые умы последних столетий изучали зависимость модуля силы трения от многих факторов: от площади соприкосновения поверхностей, от рода материала, от нагрузки, от неровностей поверхностей и шероховатостей, от относительной скорости движения тел. Имена этих ученых: Леонардо да Винчи, Амонтон, Леонард Эйлер, Шарль Кулон – это наиболее известные имена, но были еще рядовые труженики науки. Все ученые, участвовавшие в этих исследованиях, ставили опыты, в которых совершалась работа по преодолению силы трения.

Историческая справка

Шел 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыт, чем удивлял своих учеников.

Он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел.

Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и степени гладкости или шероховатости их поверхности. Он получил следующие результаты:

1699 год. Французский ученый Амонтон в результате своих опытов так ответил на те же пять вопросов. На первые три – так же, на четвертый – зависит. На пятый – не зависит. Получалось, и Амонтон подтвердил столь неожиданный вывод Леонардо да Винчи о независимости силы трения от площади соприкасающихся тел. Но в то же время он не согласился с ним в том, что сила трения не зависит от скорости скольжения; он считал, что сила трения скольжения зависит от скорости, а с тем, что сила трения зависит от шероховатостей поверхностей, не соглашался.

В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков насчитывалось до тридцати исследований на эту тему. Их авторы соглашались только в одном – сила трения пропорциональна силе нормального давления, действующей на соприкасающиеся тела. А по остальным вопросам согласия не было. Продолжал вызывать недоумение даже у самых видных ученых экспериментальный факт: сила трения не зависит от площади трущихся тел.

1948 год. Действительный член Российской Академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопрос о трении. На первые три - такие же, как и у предыдущих, но в четвертом он согласился с Амонтом, а в пятом – с Леонардо да Винчи.

1779 год. В связи с внедрением машин и механизмов в производство назрела острая необходимость в более глубоком изучении законов трения. Выдающийся французский физик Кулон занялся решением задачи о трении и посвятил этому два года. Он ставил опыты на судостроительной , в одном из портов Франции.

Кулон на все вопросы ответил – да. Общая сила трения в какой-то малой степени все же зависит от размеров поверхностей трущихся тел, прямо пропорциональна силе нормального давления, зависит от материала соприкасающихся тел, зависит от скорости скольжения и от степени гладкости трущихся поверхностей. В дальнейшем ученых стал интересовать вопрос о влиянии смазки, и были выделены виды трения: жидкостное, чистое, сухое и граничное.

Правильные ответы

Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел: чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения. Точные измерения показывают, что модуль силы трения скольжения зависит от модуля относительной скорости.

Сила трения зависит от качества обработки трущихся поверхностей и увеличения вследствие этого силы трения. Если тщательно отполировать поверхности соприкасающихся тел, что число точек касания при той же силе нормального давления увеличивается, а следовательно, увеличивается и сила трения.

Трение связано с преодолением молекулярных связей между соприкасающимися телами.

Роль сил трения

В технике и повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, в других – вред. Сила трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные узлы и т. д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать станок, сколотить ящик.

Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя Землю назад, а Земля с такой же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между подошвой ноги и Землей.

Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется человек.

Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это затрудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить трение покоя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком. Сказанное относится и к движению электровоза, автомобиля. Колеса, соединенные с двигателем, называются ведущими.

Когда ведущее колесо с силой, создаваемой двигателем, толкает рельс назад, то сила, равная трению покоя и приложенная к оси колеса, двигает вперед электровоз или автомобиль. Итак, трение между ведущим колесом и рельсом или Землей – полезно. Если оно мало, то колесо буксует, а электровоз или автомобиль стоит на месте. Трение же, например, между движущимися частями работающей машины вредно.

Силой трения также пользуются для удержания тел в состоянии покоя или для их остановки, если они движутся..

ОТЧЕТ ГРУППЫ КОНСТРУКТОРОВ

Цели: создать демонстрационные эксперименты; объяснить результаты наблюдаемых явлений.

Опыт по трению

Изучив литературу, мы отобрали несколько опытов, которые решили осуществить сами. Мы продумали эксперименты, изготовили приборы и попытались объяснить результаты наших экспериментов. В качестве приборов и инструментов мы взяли: 2 штатива, книгу, брусок, 2 карандаша, скотч, 2 яйца - одно вареное, одно сырое, шнурки.

Опыт № 1

КАЧЕНИЕ И СКОЛЬЖЕНИЕ
Поставить книгу наклонно и положи на нее карандаш. Сползет или не сползет?
Это зависит от того, как положить. Если положить вдоль уклона, карандаш даже при большом наклоне сползать не будет. А если поперек?
Ого, как покатился! Особенно если он круглый, а не шестигранный.

Ты можешь сказать: подумаешь, тоже мне научный опыт! Что же в нем интересного?
А интересно в этом опыте то, что, когда карандаш катится, трение оказывается гораздо меньше, чем когда он ползет. Катить легче, чем волочить. Или, как говорят физики, трение качения меньше, чем трение скольжения.
Именно поэтому люди изобрели колеса. В глубокой древности колес не знали и даже летом грузы возили на санях. На стене одного древнего храма в Египте высечена картина: огромную каменную статую везут по земле на санях.

ТОРМОЗ В ЯЙЦЕ
Подвесьте сырое яйцо на тонком шнурке. Чтобы шнурок не соскальзывал с расположенного вертикально яйца, используйте лейкопластырь, наклеив его маленькие кусочки на те места, где находится шнурок.
Рядом подвесьте яйцо, сваренное вкрутую. Закрутите каждый шнурок с яйцом в одну сторону на одинаковое количество оборотов. Когда шнурки будут закручены, одновременно отпустите яйца. Вы увидите, что сваренное яйцо ведет себя иначе, чем сырое: оно вращается значительно быстрее. В сыром яйце его белок и желток стараются сохранить неподвижное состояние (в этом проявляется их инерция) и своим трением о скорлупу тормозят ее вращение.
В вареном же яйце белок и желток уже не жидкие вещества и представляют вместе со скорлупой как бы одно целое, поэтому торможения не происходит и яйцо вращается быстрее.
Этот опыт можно проделать и без подвешивания яиц: достаточно закрутить их пальцами на большой тарелке.

Выводы по результатам работы над проектом

Мы выяснили, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путем. Начиная с ХY – ХYI веков, знания об этом явлении становятся научными: ставятся опыты по определению зависимостей силы трения от многих факторов, выясняются закономерности.

Теперь мы точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от скорости относительного движения тел; от размере неровностей ли шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит.

Теперь мы можем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строение вещества, силой взаимодействия между молекулами.

Мы провели серию экспериментов, проделали примерно такие же опыты, как и ученые, и получили примерно такие же результаты. Получилось, что экспериментально мы подтвердили все утверждения, высказанные нами.

Нами была создан ряд экспериментов, помогающих понять и объяснить некоторые «трудные» наблюдения.

Но, наверное, самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться ими с другими.

Список литературы

Громов: учеб. для 7 кл. М, Просвещение,2000

Что такое трение?, 2 изд., М., 1963;

Проказа механики и техники. – М.: Просвещение, 1993

Интерактивный курс «Физика,7-11 классы» для учащихся и учителей школ, лицеев, гимназий, колледжей и для самостоятельного изучения физики. «Физикон» 2005.

Перышкин. 7 кл. Учебник – М.: Дрофа, 1999

Занимательная физика. - М.: Просвещение 1987.

Физика. Человек. Окружающая среда. - М.: Просвещение, 1996.

кошки четыре ноги // Наука и жизнь, 2007, № 11

Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика./Автор-составитель – М.: АСТ»

Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия», 2000. «Уроки физики Кирилла и Мефодия.

Сила трения

Виды

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

• Трение скольжения - сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.
• Трение качения - момент сил , возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.
• Трение покоя - сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

В физике взаимодействия трение принято разделять на:

• сухое , когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками (в том числе и твердыми смазочными материалами) - очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения - наличие значительной силы трения покоя;
• граничное , когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и так далее) - наиболее распространённый случай при трении скольжения.
• смешанное , когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
• жидкостное (вязкое) , при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела (порошком графита), жидкости или газа (смазки) различной толщины - как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды;
• эластогидродинамическое , когда решающее значение имеет внутреннее трение в смазывающем материале. Возникает при увеличении относительных скоростей перемещения.

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики .

Закон Амонтона - Кулона

Основной характеристикой трения является коэффициент трения , который определяется материалами, из которых изготовлены поверхности взаимодействующих тел.

В простейших случаях сила трения и нормальная нагрузка (или сила нормальной реакции) связаны неравенством

обращающимся в равенство только при наличии относительного движения. Это соотношение называется законом Амонтона - Кулона .

Закон Амонтона - Кулона с учетом адгезии

Для большинства пар материалов значение коэффициента трения не превышает 1 и находится в диапазоне 0,1 - 0,5. Если коэффициент трения превышает 1 , это означает, что между контактирующими телами имеется сила адгезии и формула расчета коэффициента трения меняется на

Прикладное значение

Трение в механизмах и машинах

В большинстве традиционных механизмов (ДВС , автомобили, зубчатые шестерни и пр.) трение играет отрицательную роль, уменьшая КПД механизма. Для уменьшения силы трения используются различные натуральные и синтетические масла и смазки. В современных механизмах для этой цели используется также напыление покрытий (тонких плёнок) на детали. С миниатюризацией механизмов и созданием микроэлектромеханических систем (МЭМС) и наноэлектромеханических систем (НЭМС) величина трения по сравнению с действующими в механизме силами увеличивается и становится весьма значительной , и при этом не может быть уменьшена с помощью обычных смазок, что вызывает значительный теоретический и практический интерес инженеров и учёных к данной области. Для решения проблемы трения создаются новые методы его снижения в рамках трибологии и науки о поверхности (англ. ).

Сцепление с поверхностью

Наличие трения обеспечивает возможность перемещаться по поверхности. Так, при ходьбе именно за счёт трения происходит сцепление подошвы с полом, в результате чего происходит отталкивание от пола и движение вперёд. Точно так же обеспечивается сцепление колёс автомобиля (мотоцикла) с поверхностью дороги. В частности, для увеличения улучшения этого сцепления разрабатываются новые формы и специальные типы резины для покрышек, а на гоночные болиды устанавливаются антикрылья , сильнее прижимающие машину к трассе.

См. также

Журналы

• Трение, Износ, Смазка , журнал о трении.
• Трение и Износ , журнал о трении издаётся Национальной Академией Наук Беларуси с 1980 г.
• Journal of Tribology , международный журнал о трении.
• Wear , международный журнал о трении и износе.
• Таблицы коэффициентов трения , численные значения коэффициентов трения.

Литература

• Дерягин Б. В. Что такое трение? М.: Изд. АН СССР, 1963.
• Крагельский И. В., Щедров В. С. Развитие науки о трении. Сухое трение. М.: Изд. АН СССР, 1956.
• Фролов, К. В. (ред.) Современная трибология: Итоги и перспективы . ЛКИ, 2008.
• Bowden F. P., Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids. Oxford University Press, 2001.
• Persson Bo N. J.: Sliding Friction. Physical Principles and Applications. Springer, 2002.
• Popov V. L. Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation , Springer, 2009.
• Rabinowicz E. Friction and Wear of Materials. Wiley-Interscience, 1995.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Трение" в других словарях:

Трение - – процесс, возникающий на поверхности соприкосновения тел, как находящихся в состоянии покоя, так и взаимного перемещения. … … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Современная энциклопедия

Трение - внешнее, механическое сопротивление, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел в плоскости их касания. Сила сопротивления направлена противоположно относительному перемещению тел и называется силой трения. Трение… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ТРЕНИЕ, противодействие перемещению соприкасающихся тел, направленное вдоль плоскости соприкосновения, а также противодействие жидкостям или газам, текущим по поверхности. Трение прямо пропорционально силе, сдавливающей поверхности, и зависит от… … Научно-технический энциклопедический словарь

ТРЕНИЕ, трения, ср. 1. только ед. Состояние трущихся один о другой предметов, движение одного предмета по тесно соприкасающейся с ним поверхности другого. Машины изнашиваются от трения одних частей о другие. || Сопротивление движению, возникающее … Толковый словарь Ушакова

ТРЕНИЕ, см. тереть. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

ТРЕНИЕ, я, ср. 1. Сила, препятствующая движению одного тела по поверхности другого (спец.). Коэффициент трения. Кинематическое т. (между движущимися телами). Т. покоя (между неподвижными телами). 2. Движение предмета по тесно соприкасающейся с… … Толковый словарь Ожегова

В аэро и гидродинамике касательные составляющие вектора поверхностных сил. Если в аэро и гидродинамических задачах движение жидкости или газа исследуется на основе Навье Стокса уравнений, то действие сил трения учитывается во всём поле течения, и … Энциклопедия техники

Сопротивление движению, возникающее при перемещении соприкасающихся тел одно относительно другого. Различают Т. скольжения (Т. 1 го рода), появляющееся в результате скольжения одного тела по другому, и Т. качения (Т. 2 го рода), появляющееся в… … Морской словарь

>>Физика: Роль сил трения

Еще один вид сил, с которыми имеют дело в механике, - это силы трения . Эти силы действуют вдоль поверхности тел при их непосредственном соприкосновении.
Силы трения во всех случаях препятствуют относительному движению соприкасающихся тел. При некоторых условиях силы трения делают это движение невозможным. Однако силы трения не только тормозят движение тел. В ряде практически важных случаев движение тела не могло бы возникнуть без действия сил трения.
Значение сил трения можно проследить на примере движущегося автомобиля (рис.4.13 ). Сила трения , действующая со стороны поверхности Земли на ведомые колеса, и сила сопротивления воздуха направлены назад и способны только затормозить движение . Единственной внешней силой, способной увеличить скорость автомобиля, является сила трения , действующая на ведущие колеса. Если бы не было этой силы, автомобиль буксовал бы на месте, несмотря на вращение ведущих колес.

Точно так же сила трения, действующая на ступни ног, сообщает нашему телу ускорение, необходимое для того, чтобы начать движение или остановиться.
Работа двигателя, приводящего во вращение ведущие колеса, и усилия мышц ног вызывают появление сил трения.
Препятствуя проскальзыванию, сила трения совершает полезное дело, ускоряя машину или наше собственное тело. Но без усилия со стороны двигателя или мышц ног увеличение скорости за счет силы трения невозможно.
Таким образом, с одной стороны, нужно принимать все меры к уменьшению сил трения, препятствующих движению, смазывая трущиеся части двигателя и придавая машине форму, при которой сопротивление воздуха минимально, а с другой стороны, приходится увеличивать полезное трение, посыпая, к примеру, дорогу песком в гололед.
Силы трения зависят от состояния трущихся твердых поверхностей, а при движении твердого тела в воде или воздухе - от относительной скорости движения, от размеров и формы этого тела.
Трение - явление, сопровождающее нас везде и повсюду. В одних случаях оно полезно, и мы всячески стараемся его увеличить. В других - вредно, и мы ведем с ним

???
1. Посмотрите вокруг себя. Видите ли вы полезное действие сил трения?
2. Зачем на губках тисков и плоскогубцев делают насечки?
3. Для чего на автомобильных шинах делают рельефный рисунок (протектор)?

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку,

МБОУ Грузиновская СОШ

Исследовательская работа

Трение и его значение в жизни человека

Выполнил: учащийся 7 класса

Тришечкин Дмитрий

Руководитель:

Учитель физики

Петрова Татьяна Ивановна

Грузинов, Морозовский район

Ростовской области

20142015 год

Содержание

Введение………………………………………………………………………………….. 3 - 4

Виды силы трения……………………………………………………………… 4 - 6 Использование трения человеком ………………………………………… 6 - 11

Практическая часть……………………………………………………………… 11 - 29

Зависимость силы трения скольжения от нагрузки ……………………………… 12 - 15 Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей:………………………………………………. 15 -18

Зависимость силы трения скольжения от качества обработанной поверхности……………………………………………….. 18 - 19

Зависимость силы трения качения от материала из которого изготовлены трущиеся тела……………. 19 - 21

Вычисление коэффициента трения скольжения для следующих материалов:

дерево по дереву, дерево по металлу, дерево по пластику…………………………………………………………… 21 - 22

Сравнение силы трения скольжения и силы трения качения……………………………………………. 23 - 25

Определение коэффициента трения скольжения школьной обуви о различные поверхности.………………………………………………… 25 - 29

……………………………………………………………

Заключение…………………………………………………………………… 29

Список литературы…………………………………………………………… 30

Приложение. 30

Введение

Наша жизнь связана с движением в различных средах: по суше, воздуху и воде . Простейшим видом этого движения является механическое движение. В реке течет вода, по которой плывет лодка, по небу бегают облака, а среди них летают птицы и самолеты, по дорогам мчатся машины, а по рельсам поезда. Но во всех этих проявлениях движения есть общая черта – при всех таких движениях тела соприкасаются либо с другими телами, либо с окружающей средой. Такое соприкосновение не может не оказывать влияния на движение. Например, когда санки катятся по снегу, то они останавливаются под действием силы трения, даже если на дороге нет никаких неровностей и преград. Точно так же останавливаются и мяч, и бильярдный шар, и бочка, и детский шар. Благодаря трению фигуристы танцуют на льду, выполняя сложные пируэты, благодаря ему же люди ходят по земле и не падают, стоят в квартирах шкафы и серванты, наполненные домашней утварью, текут реки, ездят машины, не выпадают из стен забитые гвозди.

Трение присутствует во множестве окружающих нас явлений, играя при этом как полезную, так и вредную роль. Как разгоняется автомобиль, и какая сила замедляет его при торможении? Почему автомобиль «заносит» на скользкой дороге? Что служит причиной быстрого износа деталей? Почему автомобиль, разогнавшись до больших скоростей, не может резко остановиться? Как удерживаются растения в почве? Почему живую рыбу трудно в руке удержать? Чем объяснить высокий процент травматизма и дорожно-транспортных происшествий во время гололедицы в зимний период?

Ответы на эти и многие другие вопросы, связанные с движением тел, дают законы трения.

Поэтому возникает проблема: от чего зависит величина силы трения?

Недостаточность знаний по этому вопросу и желание определить особенности силы трения обусловили выбор темы исследования «Трение и его значение в жизни человека».

Объектом исследования является сила трения.

В качестве предмета исследования выступают факторы, влияющие на величину силы трения.

Целью исследования является изучение влияния силы давления, рода соприкасающихся поверхностей, площади соприкасающихся поверхностей, качества обработки поверхностей на величину силы трения скольжения; сравнение силы трения скольжения и силы трения качения; расчет коэффициента трения скольжения подошв школьной обуви о различные поверхности.

Для достижения этой цели решались следующие задачи :

подбор литературы по проблеме;

изучение, анализ, обобщение литературы по проблеме;

изучение влияния силы давления, рода и площади соприкасающихся поверхностей на величину силы трения скольжения;

анализ полученных результатов.

Гипотеза исследования: сила трения скольжения зависит от силы давления, рода соприкасающихся поверхностей и площади соприкасающихся поверхностей.

В ходе работы использовались следующие методы исследования:

Теоретические (изучение, анализ, обобщение литературы).

Эмпирические (наблюдения, беседы, измерения).

Интерпретационные (количественная и качественная обработка результатов).

Новизной работы является постановка простейших опытов, позволяющих изучить влияние силы давления, рода и площади соприкасающихся поверхностей, качества обработки поверхностей на величину силы трения скольжения. В повседневной жизни мы каждый день сталкиваемся с тем, что об истинной природе практически ничего не знаем. Сила трения – одно из самых распространенных явлений на Земле, без нее не обходится ни одно движение. И, конечно, сила трения играет важную роль в нашей жизни.

Виды силы трения

Трение - взаимодействие, препятствующее относительному движению тел, возникающее при соприкосновении одного тела с другим.

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

*Трение скольжения - сила, возникающая при поступательном перемещении одного из взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения;

Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет свое движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону, противоположную направлению движения тела. Сила трения скольжения рассчитывается по формуле:

по известному коэффициенту трения скольжения и силе давления на поверхность.

Причины возникновения силы трения:

Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле всегда имеют микроскопические неровности (выступы, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неровности зацепляются друг за друга и тем самым мешают движению;

2) межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное притяжение проявляется и в тех случаях, когда поверхности соприкасающихся тел хорошо отполированы.

*Трение качения - c ила, возникающая при качении одного из двух взаимодействующих тел относительно другого и противодействующий вращению движущегося тела.

Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения.

Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потому перед ним всё время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения.
При отсутствии относительного движения двух контактирующих тел и наличии сил, стремящихся осуществить такое движение, в ряде ситуаций возникает

*Трение покоя - сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного движения.

Положим брусок на наклонную доску, при не слишком большом угле наклона доски. Брусок может остаться на месте. Что будет удерживать его от соскальзывания вниз? Трение покоя.

Прижмем свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем ее. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемещает грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортера, препятствует развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т. д.

Использование трения человеком

Впервые человек сознательно применил трение при получении огня. Для добывания огня люди брали острую деревянную палочку, упирали ее в деревянный брусок и быстро-быстро вращали. При этом благодаря трению выделялось тепло, и сухой мох, положенный в лунку вспыхивал. Многие современнее способы получения огня также связаны с трением.

Трение даёт нам возможность ходить, сидеть, работать без опасения, что книги и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а ручка выскользнет из пальцев. Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили. Маленькое трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен.

Появление колеса также связано с существованием силы трения. Сначала тяжелые грузы просто волочили по земле, но потом люди заметили, что гладкие предметы передвигать легче, чем шероховатые, поэтому грузы стали класть на пару гладких бревен. Появились сани. Вскоре люди заметили, что сани везти легче, если под них подложить круглые бревна-катки. Но перевозить с помощью катков было очень неудобно, ведь их нужно было постоянно перекладывать вперед. Чтобы катки не выкатывались их стали прикреплять к самим саням. Так катки начали превращаться в колеса, а сани – в повозки: телеги, тачанки, кареты, т.е. в колесные экипажи.

Трение – не только тормоз для движения. Это и ещё и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. Так, ножки тяжелых предметов, например, кроватей, роялей и т. п., снабжают роликами. В технике для уменьшения трения в машинах широко пользуются подшипниками качения, иначе называемыми шариковыми и роликовыми подшипниками. Трение поршней, скользящих по стенкам цилиндров двигателей, уменьшается со временем. Причина этого в том, что при нагревании чугунных стенок цилиндра, углерод, содержащийся во всяком чугуне, выделяется на их поверхности в виде тонкой пленки графита – чёрного блестящего вещества, из которого делают карандашные грифели. Этот графит и играет роль смазки. Его частицы легко скользят друг по другу, понижая трение скольжения.

Но используется человеком и искусственная смазка, например, для еще большего уменьшения трения лыж о снег их поверхность смазывают особой мазью. Трение сухого снега о слой смазки меньше, чем о деревянные лыжи

Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы и начать движение. Чтобы увеличить трение, поверхность шин у автомобиля делают с ребристыми выступами Зимой, когда дорога бывает особенно скользкая, её посыпают песком, очищают ото льда.

Трение служит искусству. Так, без трения смычка о струны была бы невозможна игра на скрипке или виолончели.

Трение служит спорту. Без трения невозможны были бы известные нам виды спорта:

В результате трения истираются трущиеся поверхности, поэтому трение широко используется в процессах заточки инструментов, шлифовки и полировки поверхностей металлов, стекла, алмазов, дерева и других материалов.

В жизни человека, природе и технике трение имеет большое значение. В одних случаях трение может быть полезным и его стараются увеличить, в других случаях трение может быть вредным и тогда его стремятся уменьшить.

Практическая часть.

Исследуем факторы, от которых зависит сила трения:

Зависимость силы трения скольжения от силы, прижимающей данное тело к поверхности другого тела, т.е. от силы нормального давления;

Зависимость силы трения скольжения от площади соприкасающихся тел;

Зависимость силы трения скольжения от материала, из которого изготовлены тела;

Зависимость силы трения скольжения от качества обработки трущихся поверхностей.

Сравнение модулей сил трения скольжения и трения качения

Эксперимент №1 Зависимость силы трения скольжения от нагрузки

Определяю цену деления шкалы лабораторного динамометра, и измеряю вес деревянного бруска с крючком.

С помощью динамометра измеряю силу трения скольжения бруска по деревянной поверхности линейки.

На брусок помещаю сначала один, затем два, затем три груза массой по 100 г (весом по 1 Н) и каждый раз определяю величину силы трения скольжения с помощью динамометра при равномерном перемещении бруска с грузами по деревянной поверхности линейки.

Количество брусков

Вес ,Н

Сила трения скольжения, Н

1,7

0,5

2.7

0,8

3,7

1.2

Вывод: Из экспериментов видно, что, чем больше сила давления, тем сила трения скольжения больше.

Строю диаграмму зависимости силы трения скольжения от нагрузки

Сила трения скольжения, Н

Эксперимент №2 Зависимость силы трения скольжения от площади соприкосновения трущихся поверхностей.

Н а деревянную линейку помещаю деревянный брусок большой гранью. На него помещаю три груза весом по 1 Н.

При помощи динамометра брусок с грузом перемещаю равномерно по поверхности линейки.

Измеряю динамометром силу трения скольжения бруска по поверхности линейки.

На деревянную линейку помещаю деревянный брусок с тремя грузами средней по величине гранью, затем самой малой гранью и снова с помощью динамометра измеряю силу трения скольжения.

Измерения представлены в таблице:

Площадь грани бруска, см 2

Сила трения скольжения, Н

168

1,2

1,1

1,2

Вывод: Из эксперимента видно, что сила трения скольжения не изменяется с увеличением площади соприкасающихся поверхностей. Значит, она не зависит от площади поверхности.

Строю диаграмму зависимости силы трения скольжения от площади соприкасающихся поверхностей.

Сила трения скольжения, Н

Площадь грани, см 2

Эксперимент №3 Зависимость силы трения скольжения от качества обработанной поверхности: дерево по дереву (различные способы обработки поверхности)

По отшлифованной деревянной поверхности линейки я равномерно перемещаю деревянный брусок с тремя грузами.

Отшлифованная деревянная поверхность заменялась сначала гладкой деревянной поверхностью, затем шероховатой деревянной поверхностью и каждый раз измерялась сила трения скольжения при равномерном перемещении по ним деревянного бруска с тремя грузами. Измерения представлены в таблице:

шероховатая

гладкая

отшлифованная

1, 6 Н

0, 8 Н

0, 3 Н

Вывод: Сила трения скольжения больше там, где шероховатость поверхности больше.

Строю диаграмму зависимости силы трения скольжения от качества обработанной поверхности

Сила трения скольжения, Н

Качество поверхности

Эксперимент №4 Зависимость силы трения скольжения от материала, из которого изготовлены трущиеся тела.

По деревянной поверхности линейки равномерно я перемещал деревянный брусок с тремя грузами.

С помощью динамометра измеряю силу трения скольжения, возникающую между деревянной поверхностью линейки и деревянной поверхностью бруска.

Деревянная поверхность заменялась сначала металлической поверхностью, затем картонной поверхностью листа и каждый раз измерялась сила трения скольжения при равномерном перемещении по ним деревянного бруска с тремя грузами. Измерения представлены в таблице:

Сила трения скольжения при движении деревянного бруска по поверхности

Деревянная поверхность

Металлическая поверхность

Картонная поверхность

1,2 Н

1,5 Н

1 Н

Вывод: Сила трения скольжения меняется при движении бруска по поверхностям из различного материала. Значит, величина силы трения скольжения зависит от рода взаимодействующих поверхностей.

Вычисление коэффициента трения скольжения.

При исследовании силы трения скольжения от материалов трущихся поверхностей использовали деревянный брусок, на котором помещали от 1 до 3 грузов по 100г и разные контактные поверхности. Использовали формулу:

Сила трения

Рассчитываю коэффициенты трения скольжения для следующих материалов:

Трущиеся материалы

Сила давления, Н

Сила трения c кольжения,Н

Дерево по дереву

1,7

0.5

0.29

0,3

2,7

0.8

0.3

3,7

1.2

0.32

Дерево по металлу

1.7

0.7

0.41

0, 4 2

2.7

1.2

0.44

3.7

1.5

0.4

Дерево по пластику

1.7

0.4

0.235

0, 24

2.7

0.7

0.259

3.7

0.9

0.243

Составлю диаграмму сравнения коэффициентов трения скольжения для различных материалов

Коэффициент трения скольжения

Материал

Вывод:

Проанализировав полученные значения коэффициента трения скольжения (μ), можно сделать вывод, что μ характеризует поверхность. Таким образом, чем больше значение μ, тем больше сила трения скольжения.

Эксперимент №5. Сравним силу трения скольжения и силу трения качения.

В эксперименте заменяю деревянный брусок катком такой же массы. Перемещаю грузы по деревянной поверхности. С помощью динамометра измеряю силу трения скольжения и силу трения качения. Измерения представлены в таблице.

Предмет

Сила трения, Н

Брусок

0,3

Каток

0,1

Вывод: При движении бруска по деревянной поверхности сила трения скольжения больше, чем при движении катка такой же массы.

Сводная таблица.

Сила трения

зависит

Не зависит

От силы давления на поверхность

От площади поверхности

От рода трущихся поверхностей

От качества обработанной поверхности

Сила трения скольжения больше силы трения качения

Знания, полученные при изучении силы трения, я применю для расчета коэффициента трения скольжения подошв школьной обуви о различные поверхности.

В школе я могу носить обувь с подошвой из резины, микрофибры, полиуретана. В кабинетах пол покрыт линолеумом, в спортзале - крашеный деревянный, в вестибюле – напольная плитка.

Определение коэффициента трения скольжения подошв школьной обуви о различные поверхности

Ход эксперимента:

1.Измеряю силу тяжести, действующую на ботинок с резиновой подошвой.

2.Кладу ботинок на поверхность из линолеума и протяну его с постоянной скоростью при помощи динамометра. Измеряю силу трения скольжения.

3.Для более точных вычислений, проделаю опыт несколько раз и вычислю среднее значение коэффициента трения скольжения резиновой подошвы о линолеум.

Материал подошвы обуви

Покрытие пола

Сила тяжести, Н

Сила трения скольжения, Н

Коэффициент трения скольжения

Среднее значение коэффициента трения скольжения

резина

линолеум

2 , 3

0,8

0,35

0,36

2 , 3

0,8

0,36

2 , 3

0,8

0,36

резина

плитка

2 , 3

0,6

0,27

0,27

2 , 3

0,6

0,28

2 , 3

0,6

0,27

резина

дерево

2 , 3

0,45

0,45

2 , 3

1,1

0,46

2 , 3

0,44

Аналогично провожу эксперимент с обувью, где материалом подошвы является полиуретан и микрофибра.

Материал подошвы обуви

Покрытие пола

Сила тяжести, Н

Сила трения скольжения, Н

Коэффициент трения скольжения

Среднее значение коэффициента трения скольжения

полиуретан

линолеум

2,5

1,2

0,46

0,45

2,5

1,1

0,45

2,5

1,1

0,45

полиуретан

плитка

2,5

0,7

0,28

0,28

2,5

0,8

0,29

2,5

0,7

0,28

полиуретан

дерево

2,5

1,1

0,45

0,4 6

2,5

1,2

0,47

2,5

1,1

0,4 6

Материал подошвы обуви

Покрытие пола

Сила тяжести, Н

Сила трения скольжения, Н

Коэффициент трения скольжения

Среднее значение коэффициента трения скольжения

микрофибра

линолеум

2,2

0,8

0,38

0,38

2,2

0,8

0,38

2,2

0,8

0,37

микрофибра

плитка

2,2

0,8

0,36

0,35

2,2

0,7

0,34

2,2

0,8

0,36

микрофибра

дерево

2,2

1,2

0,56

0,55

2,2

1,2

0,56

2,2

1,1

0,54

Составлю сравнительные диаграммы зависимости среднего значения коэффициента трения подошвы школьной обуви о пол.

Коэффициент трения скольжения (полиуретан)

Материал

Материал

Коэффициент трения скольжения (микрофибра)

Коэффициент трения скольжения (резина)

Материал

Таким образом, проведя опыт, я делаю вывод, что наибольший коэффициент трения скольжения у подошвы сделанной из микрофибры, затем из полиуретана, а наименьший коэффициент у резиновой подошвы. Из этого следует, что при покупке обуви следует учитывать особенности подошв и погодных условий, в которых вы будете носить данную обувь. Итак, сменную обувь для школы следует покупать с подошвой из микрофибры, так как она имеет наибольший коэффициент трения по различным поверхностям, и это поможет избежать падений и травм. Также полиуретан обладает хорошей устойчивостью к различным температурам и прочностью.

Кроме этого, замена линолеумной поверхности на напольную плитку уменьшила трение незначительно для всех видов подошв. Я предполагаю, что это связано с новизной плитки и через некоторое время трение подошв обуви о напольную плиточную поверхность увеличится.

Заключение

Работая над проектом, я пришел к выводу, что сила трения играет огромную роль в жизни не только человека (в быту, технике), но и в природе.

Мы можем писать на бумаге, вещи, стоящие на столе, не улетают от малейшего сквозняка, одежда, может висеть на стуле или плечиках в шкафу, я могу водить компьютерной мышкой по коврику, мы с трудом двигаем шкаф, т.к. есть сила трения, но если случайно разлить подсолнечное масло на кухне, любой входящий будет скользить, т.к. уменьшится сила трения.

Мы можем ходить по земле, белки прыгают по веткам деревьев, ленивец висит на ветке, птичка может присесть на провод, вода точит камень, образование планет и комет, идет дождь и вода стекает в низину, огромные валуны лежат на краях скал и не падают вниз - их держит сила трения.

Автомобиль может тормозить; на севере люди передвигаются на санках и лыжах - так быстрее, т.к. меньше сила трения; мы можем ездить на велосипеде; любые смазанные детали работают лучше; в шарикоподшипниках возникает сила трения качения; для безопасной езды зимой применяют колеса с шипами или даже с цепями; существуют механизмы для передачи или преобразования движения с помощью трения, т.н. фрикционные механизмы.

Я выяснил, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путем. Начиная с XV - XVI веков, знания об этом явлении становятся научными: ставятся опыты по определению зависимостей силы трения от многих факторов, выясняются закономерности.

Теперь я точно знаю, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от размера неровностей или шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит. Сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.

Теперь я могу объяснить все наблюдаемые в практике закономерности связанные с возникновением силы трения.

Я провел серию экспериментов, проделал примерно такие же опыты, как и ученые, и получил примерно такие же результаты. Получилось, что экспериментально я подтвердил все утверждения, высказанные ими.

Но, наверное, самое главное – я понял, как здорово добывать знания самому, а потом делиться ими с другими.

Список использованной литературы.

1. Элементарный учебник физики:Учебное пособие. В 3-хт. /Под ред.Г.С.Ландсберга. Т.1 Механика.Молекулярная физика.М.:Наука, 1985.

2. Иванов А.С., Проказа А.Т. Мир механики и техники: Кн.для учащихся. – М.: Просвещение, 1993.

3. Бытько Н.Д. Физика, ч.1 и 2. Механика. Молекулярная физика и теплота.М.: Высшая школа, 1972.

4. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика Ч.1 Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира/Глав. Ред. В.А.Володин. – М.:Аванта+,\

Приложение

Не бегать по помытым полам и другим скользким поверхностям, потому что, чем больше гладкость поверхности, тем меньше сила трения, значит, можно поскользнуться и упасть, при этом нанеся себя различные увечья.

При передвижении какого-либо тяжелого предмета желательно на пути движения располагать округлые предметы, например, бревна, т.к. сила трения качения меньше силы трения скольжения.

При «буксовании» же машины силу трения, наоборот, надо увеличивать, поэтому стоит подсыпать камни и гравий.

Для увеличения долговечности разных вещей можно использовать

Чикиров Руслан, Назаренко Яна

Проект учащихся по теме "Трение"

Скачать:

Предварительный просмотр:

Исследовательская работа

Трение

и его значение в жизни человека

Выполнили: Назаренко Яна и

ЧикировРуслан

Учащиеся 9 «А» класса

МОУ ЧСОШ №2

Руководитель Маликова Г.Н.

2010г.

Какую роль играет сила трения в нашей жизни?

Цель: Выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни, как человек получил знания об этом явлении, какова её природа.

Задачи:

1. Проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления;
2. Выяснить природу явления трения, закономерности трения;
3. Провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения;
4. Продумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения.

План:

1. Природа силы трения
2. Сущность явления трение
3. Виды трения
4. Исследования, эксперименты, опыты
5. Факторы, от которых зависит сила трения
6. Роль сил трения
7. Вывод

Наши исследования:

1. Сведения из больницы
2. Сведения из ГИБДД
3. Социологический опрос
4. Эксперименты, опыты

Трение – явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшее таким привычным и незаметным.

Изучили пословицы, поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения покоя, качения, скольжения:

Не будет снега, не будет и следа.

Тяжело против воды плыть.

Терпенье и труд всё перетрут.

От того и телега запела, что давно дёгтя не ела.

Сказки: «Колобок» – трение качения («Колобок полежал, полежал, взял да и покатился – с окна на лавку, с лавки на пол, по полу к двери, прыг через порог – да в сени и покатился…»);

«Курочка Ряба» – трение качения («Мышка бежала, хвостиком вильнула, яичко покатилось,

Упало и разбилось);

«Репка» – трение покоя; – «Медвежья горка» – трение скольжения и другие.

Возьмём монету и потрём её о шероховатую поверхность. Мы отчётливо ощутим сопротивление – это и есть сила трения. Если тереть быстрее, монета начнёт нагреваться, напомнив нам о том, что при трении выделяется теплота – факт, известный ещё человеку каменного века, ведь именно таким способом люди впервые научились добывать огонь.

Трение даёт нам возможность ходить, сидеть, работать без опасения, что книги и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили. Маленькое трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен.

Трение – не только тормоз для движения. Это и ещё и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации.

И в наше время борьба с изнашиванием технических устройств – важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним.

Виды сил трения: трение покоя, скольжения, качения.

Трение покоя:

Для того, чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент.

Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклона доски брусок может остаться на месте. Что удерживает этот брусок от соскальзывания вниз?

Конечно же, трение покоя.

Трение скольжения: Из-за чего останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет своё движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону, противоположную направлению движения тела.

Трение качения: Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потому перед ним всё время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения.

Причины силы трения:

1. Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле всегда имеют микроскопические неровности (выступы, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неровности зацепляются друг за друга и тем мешают движению;

1. Межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное притяжение проявляется в тех случаях, когда поверхности соприкасающихся тел хорошо отполированы.

Трение играет в нашей жизни и положительную роль, но оно и опасно для нас, особенно в зимний период, период гололёдов.

Мы обратились в районную больницу с просьбой дать нам информацию о пострадавших от гололёда, обратившихся за медицинской помощью.

Данные из районной больницы о пострадавших от гололёда за зимний период 2009-2010гг:

Дети от 7-13 лет -6;

подростки 14-17 лет – 3;

люди пожилого возраста – 9.

Данные из ГИБДД о дорожно-транспортных происшествиях за зимний период:

Мы провели небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы:

1) Что Вы знаете о явлении трение?

2) Как Вы относитесь к гололёду, скользким тротуарам и дорогам?

3) Ваши пожелания администрации нашего района.

В опросе участвовали люди разных возрастов (60 человек)

На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно, т.к. не видела связи между трением и повседневным опытом.

На второй вопрос дети и школьники средних классов говорили, что лёд им нравится, можно покататься; а люди постарше уже понимают, в чём заключается опасность этого явления. Они высказывали в адрес администрации ряд предложений, например:

Посыпать дороги и тротуары песком, солью;

Сделать хорошее освещение, чтобы были видны опасные места;

Ограничить во время гололёда скорость транспорта на улицах;

Проводить в школах беседы об оказании первой медицинской помощи в таких случаях;

Проводить встречи с инспекторами ГИБДД.

Факторы, от которых зависит сила трения:

1. Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел;
2. Сила трения зависит от силы, прижимающей данное тело к поверхности другого тела, т.е. от силы нормального давления;
3. Модуль силы трения скольжения зависит от модуля относительной скорости.

Сила трения зависит от качества обработки трущихся поверхностей.

Экспериментально выяснили зависимость силы трения от следующих факторов:

От нагрузки;

От площади соприкосновения трущихся поверхностей;

От трущихся материалов.

Результаты экспериментов:

1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки. С увеличением нагрузки сила трения увеличивается.

2. Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей:

3. Зависимость силы трения от размеров неровностей трущихся поверхностей: дерево по дереву (различные способы обработки поверхности):

Используя экспериментальные данные, вычислили коэффициент трения скольжения для следующих материалов:

Роль силы трения:

В технике и в повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, а в других - вред. Сила трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные в узлы и т.д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать станок, сколотить ящик.

Вывод:

Мы выяснили, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путём. Теперь мы точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на неё. Теперь мы сможем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строением вещества, силой взаимодействия между молекулами.

Провели серию экспериментов, подтвердив все утверждения, высказанные нами. Но, наверное, самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться с другими. В дальнейшем мы хотели бы продолжить исследования по этой теме и расширить свои знания в области уменьшения сил трения в природе и технике.

Литература:

1. Перышкин А.В. Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2006.
2. Ламырева Н.А. Физика 9-11 классы. Проектная деятельность учащихся. – Волгоград: Учитель, 2008.