Направление (в сторону, противоположную движению)

Сила трения ( _тр) – свойство тела противодействовать перемещению другого тела по его поверхности, измеряемое при скольжении произведением коэффициента трения на силу реакции опоры.

Действие трущихся друг о друга тел взаимно: = – по 3 закону Ньютона.

Почему смазка уменьшает силу трения скольжения?

Если твердые соприкасающиеся поверхности неподвижны, то может и между ними быть трение? Да! Если бы его не было, мы не могли бы даже стоять на слегка пологой горке! Трение покоя (демонстрация). Направление силы трения покоя: против приложенной силы; в сторону движения (сила тяги автомобиля).

Различие между трением покоя и трением скольжения: сила трения покоя зависит от того, с какой силой мы действуем на тело. Максимальная сила трения покоя также пропорциональна силе давления (демонстрация с определением центра масс метровой линейки). В момент начала движения дополнительная энергия тратится на деформацию и разрушение пиков, поэтому максимальная сила трения скольжения больше силы трения скольжения.

Fтр Fтр.п.max	Поверхности	Коэффициент трения
μ стат.	μ скольжения.
сталь о стекло	0,74	0,57
резина об асфальт	1-4	0,8
сталь о тефлон	0,04	0,04
дерево о дерево	0,3	0,3

Вывод: Несмотря на то, что максимальная сила трения покоя во многих случаях больше силы трения скольжения, при решении задач мы будем считать, что они равны.

Сухое и жидкое трение. В жидкостях, как и в газах, нет трения покоя, поэтому непрерывный слой смазки обеспечивает отсутствие непосредственного контакта и уменьшает трение. Зависимость силы жидкого трения (силы сопротивления) от модуля относительной скорости тела в жидкости и от его формы (демонстрация). F _с = k – ламинарное течение (Кулон, 1800 г.). Для шарика при малой скорости k = 6·π η r (формула Стокса). F _с = k ² (турбулентное течение) и (Кулон, 1800 г.).

Примеры вредного и полезного проявлений сил трения: торможение движущихся тел, нагревание и износ, ходьба по земле, ременные передачи. Движение под действием силы трения.

Задача: Папа катает своего сына на санках общей массой 20 кг по снежной горизонтальной дороге, приложив в течение 5 с силу 50 Н, направленную под углом 30^о к горизонту, после чего мальчик едет до полной остановки самостоятельно. Коэффициент трения 0,1. Определите ускорение санок при разгоне, максимальную скорость при разгоне и тормозной путь.

Трение качения. Между силой трения качения, возникающей при перекатывании цилиндра по горизонтальной поверхности, и силой нормального давления существует зависимость: F_тр= k N/r, где k – коэффициент трения качения, r – радиус цилиндра.

Вопросы:

1. Почему сила трения скольжения пропорциональна весу тела?

2. Для уменьшения силы трения скольжения используют подшипники, смазку, шлифовку. Почему?

3. Почему мел оставляет след на классной доске?

4. Почему при увеличении натяжения приводного ремня, передающего вращение от вала к шкиву, увеличивается трение между ремнем и шкивом?

5. Чем объясняется независимость силы сухого трения от видимой площади контакта?

6. Какую силу называют силой тяги автомобиля?

7. Почему у машин хорошей проходимости все четыре колеса могут быть ведущими?

8. Для увеличения максимальной силы трения покоя используют песок, насечки, протекторы, цепи, рукавицы, тальк, шипы,… Продолжите предложение.

9. Представьте, что вы едете по горизонтальному участку шоссе на автомобиле. Как приблизительно определить коэффициент сопротивления движению автомобиля, пользуясь только имеющимися на щитке приборами?

10. Пуля летит вертикально вверх, достигает высшей точки и вертикально же падает вниз. В каких местах этой траектории ускорение пули имеет наибольшее и наименьшее значение?

11. Какая сила сопротивления действует на десантника во время прыжка с парашютом; во время затяжного прыжка?

IV. Задачи:

1. При помощи динамометра ученик перемещает равномерно деревянный брусок массой 200 г по горизонтально расположенной доске. Каков коэффициент трения, если динамометр показывает 0,6 Н?

2. Тело массой 10 кг тянут по горизонтальной поверхности, прикладывая силу 46 Н, направленную вверх под углом 30⁰ к горизонту. Ускорение тела равно 2 м/с² и направлено горизонтально по направлению движения. Найти коэффициент трения между телом и поверхностью.

3. Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автомобиль, движущийся со скоростью 72 км/ч, если коэффициент трения между колесами и дорогой равен 0,8? Каков тормозной путь?

4. С каким максимальным ускорением может двигаться достаточно мощный автомобиль, если коэффициент трения скольжения равен 0,3? Все четыре колеса ведущие.

5. Определите ускорение тел в системе, показанной на рисунке. Коэффициент трения между телом и горизонтальной поверхностью 0,1. Массы m₁ = 1,5 кг, m₂ = 0,5 кг, сила F = 10 Н, угол α = 45⁰. Массой блока и массой нити пренебречь. Нить нерастяжима. Трение в блоке отсутствует. Если невесомая нить перекинута через невесомый блок, трением в оси которого можно пренебречь, то для его раскручивания не нужен вращающий момент (Т₁ = Т₂).

6. На брусок массой 1 кг, лежащий на горизонтальной поверхности, в момент времени t = 0 начинает действовать сила F = γ t (γ= 2,5 Н/с), направленная под углом 30⁰ к горизонту. Коэффициент трения бруска о поверхность 0,5. Чему равно время скольжения бруска по поверхности?

V.

§ 35-37 Упр. 19, № 1, 2.

1. Составить обобщающую таблицу «Трение», используя рисунки, чертежи и текстовой материал.

2. Попробуйте, имея газету и секундомер, показать, что средняя скорость движущегося в воздухе тела тем больше, чем меньше площадь его поперечного сечения.

3. Если ось маятника привести в быстрое вращение, то трение уменьшается. Попробуйте продемонстрировать и объяснить явление.

4. Оцените скорость опускания парашютиста с раскрытым парашютом.

5. Аристотель считал, что скорость тела однозначно определяется приложенной силой. Если бы он был прав, то прыжки с любой высоты были бы безопасны, а движение безинерционным, не существовало бы планетных систем и колебаний. Докажите это.

6. Докажите, что механика Аристотеля справедлива для случая очень больших сил.

7. На летящую пулю или брошенный мяч действует большая сила сопротивления воздуха?

8. Зависит ли максимальная сила трения покоя, возникающая между телами из разных материалов, от продолжительности их контакта?

Когда два тела перемещаются относительно друг друга, непрерывно осуществляется обмен пар молекул, несущих нагрузку. Теория предполагает, что когда две молекулы вступают в контакт и затем расходятся, теряется энергия, что и считается трением.

Д. Томлинсон

Урок 42/22. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3