Сила трения факты. Академия занимательных наук

Выпуск 19

В видеоуроке физики от Академии занимательных наук профессор Даниил Эдисонович расскажет о силе трения. Оказывается, есть разные виды силы трения. И действуют они по-разному. В знакомых нам явлениях мы научимся различать действие этих сил, а значит сможем их использовать при необходимости.

Виды силы трения

Взаимодействие, которое возникает в месте соприкосновения двух тел и препятствует их движению относительно друг друга, называют трением. А силу, которая характеризует это взаимодействие, называют силой трения. Когда мы, делая уборку, попытаемся сдвинуть тяжелый шкаф, то сразу почувствуем, как что-то мешает этому. А мешать движению будет работа силы трения. С трением мы сталкиваемся на каждом шагу, причём буквально. Ведь без трения мы и шагу ступить не сможем. Именно силы трения удерживают наши ноги на поверхности земли. Каждый знает, что ходить по скользкой поверхности (например, по льду) — занятие не из лёгких. Это говорит о том, что сила трения может быть очень полезной штукой. Силу трения различают по причинам возникновения силы трения. Первая причина — это шероховатость поверхности. Это хорошо понятно на примере досок пола или поверхности Земли. А если поверхность более гладкая, например, поверхность льда, то шероховатости почти не видны, но они всё-таки имеются. Эти шероховатости и неровности цепляются друг за друга и мешают движению (скольжению). первым видом силы трения всё ясно. Вторая причина возникновения силы трения — это межмолекулярное притяжение, которое действует в местах контакта трущихся тел. Вторая причина проявляется, в основном, лишь в случае очень хорошо отполированных тел. А чаще всего мы имеем дело с первой причиной возникновения сил трения. При необходимости, чтобы уменьшить силу трения, применяют смазку. Слой смазки, чаще всего жидкий, разъединяет трущиеся поверхности, и трутся между собой слои жидкости, сила трения в которых в разы меньше. Какие же существуют виды силы трения? Всего различают три вида силы трения: трение скольжения, трение покоя и трение качения. Когда мы пытались сдвинуть шкаф с места, его удерживала сила трения покоя. Трение покоя удерживает вбитые в стену гвозди, мешает самопроизвольно развязываться шнуркам, а также держит на месте наш шкаф. Сила трения скольжения, как и сила трения покоя, направлена в сторону, противоположную приложенному воздействию. В случае, когда тело не скользит по поверхности, а катится, то, возникающее в месте контакта трение, называют трением качения. Катящееся колесо немного вдавливается в дорогу, и перед ним образуется небольшой бугорок, который приходится преодолевать. Именно этим и обусловлено трение качения. Чем тверже дорога, тем меньше трение качения. Именно поэтому ехать по шоссе намного легче, чем по песку. Трение качения в подавляющем большинстве случаев ощутимо меньше трения скольжения. Именно поэтому повсеместно применяют колеса, подшипники и так далее.

1

Кунгурова Э.В. (Пермь, учитель начальных классов, МАОУ «Гимназия № 1»)

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. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика Ч.1 Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира/Глав. Ред. В.А.Володин. – М.:Аванта+, 2010

4. Детская энциклопедия. Я познаю мир: Физика/сост. А.А. Леонович, под ред. О.Г. Хинн. – М.: ООО «Фирма «Издательство АСТ».2010.-480с.

5. http://demo.home.nov.ru/favorite.htm

6. http://gannalv.narod.ru/tr/

7. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

8. http://class-fizika.narod.ru/7_tren.htm

9. http://www.physel.ru/component/option,com_frontpage/Itemid,1/

10. http://62.mchs.gov.ru/document/1968180.

Данная статья является реферативным изложением основной работы. Полный текст научной работы, приложения, иллюстрации и иные дополнительные материалы доступны на сайте III Международного конкурса научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» по ссылке: https://www.school-science.ru/0317/11/28780

Зима - любимое время многих малышей Прикамья! Ведь можно с ветерком скатиться с горки, тихо-тихо проехать по сказочному зимнему лесу и весело кататься с друзьями на коньках. Я тоже люблю зимние забавы!

Проблема: понять, что мешало мне так далеко уехать без ледянки.

Цель данного проекта: раскрытие тайны силы трения.

Задачи:

• проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления;
• выяснить природу силы трения;
• провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения;
• понять, где может встретиться с силой трения ученица 2 класса;
• разработать рекомендации для одноклассников «Умный зимний отдых».

Для достижения поставленных целей, над данным проектом мы работали по следующим направлениям:

1) исследование общественного мнения;

2) изучение теории;

3) эксперимент;

4) конструирование.

Гипотеза: сила трения необходима в жизни людей.

Научный интерес заключается в том, что в процессе изучения данного вопроса получены некоторые сведения о практическом применении явления трения.

1. Что такое трение (немного теории)

Цели: изучить природу сил трения.

Сила трения

Почему со снежной горки лучше ехать на ледянке? Как разгоняется автомобиль, и какая сила замедляет его при торможении? Как удерживаются растения в почве? Почему живую рыбу трудно в руке удержать? Чем объяснить опасность гололедицы в зимний период? Оказывается, все эти вопросы про одно и то же!

Ответы на эти и многие другие вопросы, связанные с движением тел, дают законы трения. Из приведенных вопросов следует, что трение является и вредным и полезным явлением.

Любое тело, двигаясь по поверхности, зацепляется за его неровности и испытывает сопротивление. Это сопротивление называется силой трения. Трение определяется свойствами поверхности твердых тел, а они очень сложны и до конца еще не исследованы.

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. Что определяет величину силы трения? Повседневный опыт свидетельствует: чем сильнее прижать поверхности тел друг к другу, тем труднее вызвать их взаимное скольжение и поддерживать его. Мы постараемся доказать это на опыте.

1.1.Роль сил трения

Давайте представим себе, что однажды на Земле произошло нечто странное! Обратимся к мысленному эксперименту, вообразим, что в мире какому-то волшебнику удалось выключить трение. К чему это привело бы?

Во-первых, мы не смогли бы ходить, колеса машин без толку крутились бы на месте, бельевые прищепки ничего не смогли бы удержать…

Во-вторых, исчезли бы причины, порождающие трение. Во время скольжения одного предмета по-другому происходит словно бы зацепление микроскопических бугорков друг за друга. Но если бы этих бугорков не было, то это не значило бы, что сдвинуть предмет или тащить его стало бы легче. Возник бы так называемый эффект прилипания, который легко обнаружить, пытаясь, сдвинуть стопку книг в глянцевой обложке вдоль поверхности полированного стола.

Значит, не будь трения, не было бы этих крошечных попыток каждой частички вещества удержать около себя соседок. Но тогда как вообще эти частички держались бы вместе? То есть, внутри различных тел исчезло бы стремление «жить компанией», и вещество развалилось бы до мельчайших деталек, как домик из «Лего».

Вот к каким неожиданным выводам можно прийти, если допустить отсутствие трения. Как и со всем, что нам мешает, с ним надо бороться, но абсолютно избавиться от него не получится, да и не надо!

В технике и в 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.

Трение увеличивает прочность сооружений; без трения нельзя производить ни кладку стен здания, ни закрепление телеграфных столбов, ни скрепление частей машин и сооружений болтами, гвоздями, шурупами. Без трения не могли бы удерживаться растения в почве. 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, приложенная к ноге, и тем быстрее движется человек.

В гололедицу очень трудно ходить пешком и передвигаться на автомобилях, так как трение очень мало. В этих случаях посыпают тротуары песком и надевают цепи на колеса автомобилей, чтобы увеличить трение покоя.

Силой трения также пользуются для удержания тел в состоянии покоя или для их остановки, если они движутся. Вращение колес прекращается с помощью тормозов. Наиболее распространены воздушные тормоза, которые работают при помощи сжатого воздуха.

2. Конструкторская работа и выводы

Цели: создать демонстрационный эксперимент; объяснить результаты наблюдаемых явлений.

Изучив литературу, мы с папой сделали несколько опытов. Мы продумали эксперименты, и попытались объяснить их результаты.

Вернемся к истории о моем катании на горке.

Как-то раз мы с папой катались с ледяной горки. Сначала я съезжала без ледянки. И мне удавалось добраться только до окончания ледяного склона. Затем я решила съехать на пластмассовой ледянке, и мой путь увеличился почти в два раза!

Сейчас, мне понятно, что сила трения в первый раз скатывания была больше, она заставила мое тело затормозить быстрее. Но еще в данном опыте имеет значение твердость тел. Мой зимний костюм гораздо мягче пластмассовой ледянки. Значит, костюм больше взаимодействует с горкой и производит большую силу трения. Жесткая ледянка меньше «сцепляется» с горкой, и трение - меньше!

На кусок картона шириной в одну зубочистку, а длиной две зубочистки пластилином прикрепим зубочистку поперек картонки посередине. Затем загнем края картонки. Нарисуем на цветной бумаге паучка. Паучка нарисуем так, чтобы его тело было больше прямоугольника. К спинке паука приклеим картонку. Отрежем нитку длиной с руку. Вденем нитку в иголку и протянем ее через картонку. Натянем нитку с паучком и держим ее вертикально. Затем немного ослабим нитку. Как поведет себя паук?

Когда нитка сильно натянута, она касается зубочистки и между ними возникает трение. Трение не дает пауку соскальзывать вниз.

Этот опыт показывает, от чего зависит сила трения.

Возьмем лист бумаги. Вложим его между страницами лежащей на столе толстой книги. Попытаемся вытащить лист. Проведем опыт еще раз. Теперь вложим лист почти в самый конец книги. Попытаемся вытащить еще раз. Опыт показывает, что проще вытащить лист из верхней части книги, чем из нижней. Значит, чем сильнее прижимаются поверхности тел друг к другу, тем больше их взаимодействие, то есть больше сила трения.

При многократном разгибании и сгибании проволоки место изгиба нагревается. Это происходит за счет трения между отдельными слоями металла. Также при натирании монеты о поверхность, монета нагревается.

Этот простой опыт показывает применение силы трения.

Заточка ножей в мастерских. Когда нож затупился, его можно заострить специальным устройством. Явление основано на разглаживании зазубрин между соприкасающимися поверхностями.

Результатами этих опытов можно объяснить многие явления в природе и жизни человека. Теперь, когда мне стала известна тайна силы трения, я поняла, что она описывается и во многих сказках! Это для меня стало еще одним открытием!

Очень хочу привести примеры сказок. В сказке «Колобок» - сила трения помогает главному герою выпутаться из сложных ситуаций («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…»). В сказке «Курочка Ряба» - недостаток силы трения привел к неприятностям («Мышка бежала, хвостиком вильнула, яичко покатилось, упало и разбилось). В сказке «Репка» - трение репы о поверхность земли заставило всю семью сплотиться. Снежная Королева своим волшебством легко преодолевала силу трения («Сани объехали вокруг площади два раза. Кай живо привязал к ним свои санки и покатил»).

Интересно взглянуть на известные произведения иначе!

3. Исследование общественного мнения

Цели: показать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы знаем об этом явлении?»

Были изучены пословицы, поговорки, в которых проявляется сила трения покоя, качения, скольжения, изучали 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 все перетрут.
• От того и телега запела, что давно дегтя не ела.
• И строчит, и валяет, и гладит, и катает. А все языком.
• Врет, что шелком шьет.

Все приведенные пословицы, говорят о том, что существование силы трения люди заметили давно. Народ отражает в пословицах и поговорках усилия, которые нужно прикладывать для преодоления сил трения.

Возьмем монету и потрем ею о шершавую поверхность. Мы ощутим сопротивление - это и есть сила трения. Если тереть побыстрее, монета начнет нагреваться, напомнив нам о том, что при трении выделяется теплота - факт, известный еще человеку каменного века, ведь именно таким способом люди впервые научились добывать огонь.

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

Трение - не только тормоз для движения. Это еще и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. При раскопках одного из древнейших шумерских городов - Урука - обнаружены остатки массивных деревянных колес, которым 4,5 тыс. лет. Колеса обиты медными гвоздями с очевидной целью - защитить обоз от быстрого изнашивания.

И в нашу эпоху 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.

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

Конечно, трение играет в нашей жизни и положительную роль. Никакое тело, будь оно величиной с каменную глыбу или песчинку, никогда не удержится одно на другом, все будет скользить и катиться. Не будь трения, Земля была бы без неровностей, как жидкости.

Я узнала столько интересного и нового о тайнах силы трения. Бороться с ней, чтобы развивать невиданную скорость нужно с умом. Я решила рассказать одноклассникам о том, как правильно и безопасно кататься с горок.

Зима - это время забав и веселых игр. Катание с горок - всеми любимое зимнее развлечение. Скорость, свист свежего ветра, буря переполняющих эмоций - для того, чтобы Ваш отдых был не только приятным, но и безопасным, стоит задуматься о выборе как горок, так и санок.

1.С малышом младше 3 лет не стоит идти на оживленную горку, с которой катаются дети 7-10 лет и старше.

2. Если горка вызывает у вас опасения, сначала пусть прокатится с нее взрослый, без ребенка - испытает спуск.

3. Если ребенок уже катается на разновозрастной «оживленной» горке, обязательно за ним должен следить взрослый. Лучше всего, если кто-то из взрослых следит за спуском сверху, а кто-то снизу помогает детям быстро освобождать путь.

4. Ни в коем случайте нельзя использовать в качестве горок железнодорожные насыпи и горки вблизи проезжей части автодорог.

Библиографическая ссылка

Макарова Е. УДИВИТЕЛЬНАЯ СИЛА ТРЕНИЯ // Старт в науке. – 2017. – № 4-3. – С. 519-523;
URL: http://science-start.ru/ru/article/view?id=813 (дата обращения: 19.01.2020).

История изучения трения Первое исследовании законов трения принадлежит знаменитому итальянскому ученому и художнику Леонардо да Винчи (15 век): сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта соприкасающихся поверхностей.

Тре́нии процесс взаимодействия твёрдых тел при их относительном движении (смещении) либо при движении твёрдого тела в газообразной или жидкой среде. По-другому называется фрикционным взаимодействием (англ. friction). Изучениим процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией (tribology).твёрдых тел англ. физикитрибологиейtribology

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на: 1. Трении скольжения сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих (взаимодействующих) тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения;Трении скольжения

При отсутствии относительного движения двух контактирующих тел и наличии сил, стремящихся осуществить такое движении, в ряде ситуаций возникает трении покоятрении покоя сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движении друг относительно друга. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного движения.

По физике взаимодействия трении принято разделять на: Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения наличие значительной силы трения покоя. силы трения покоя жидкостное (вязкое)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.порошком графита жидкости газа смазки Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения; Граничное, когда в области контакта могут содержатся слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) наиболее распространённый случай при трении скольжения.

Трении в механизмах и машинах В большинстве традиционных механизмов (ДВС, автомобили, зубчатые шестерни и пр.) для уменьшения силы трения используются различные натуральные и синтетические масла и смазки. ДВС В современных механизмах для этой цели используется также напылении покрытий (тонких плёнок) на детали. С миниатюризацией механизмов и созданиим микроэлектромеханических систем (МЭМС) и нано- электро-механических-систем (НЭМС) величина трения по сравнению с действующими в механизме силами увеличивается и становится весьма значительной тонких плёнок микроэлектромеханических систем 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.). трибологии науки о поверхности англ.,

Ещё от чего зависит эта сила? Сдвинуть книгу по гладко отполированному столу легче, чем по шершавому. Поэтому сила трения покоя зависит также и от материала соприкасающихся поверхностей. Санки, полозья которых обиты железом, сдвинуть легче, чем санки с необитыми полозьями: трении железа о снег меньше, чем трении дерева о снег.

Ходить по деревянному полу можно увереннее, чем по каменному: трении покоя между подошвами ботинок и деревянным полом больше, чем между теми же подошвами и каменными плитами, и ноги меньше скользят. При одном и том же давлении между соприкасающимися поверхностями трении покоя будет разным для разных пар материалов.

Для разных материалов коэффициент трения разный. Так, для металла по дереву он равен 1/2. Значит, для того чтобы сдвинуть на деревянном столе стальную плитку весом в 2 килограмма, нужно потянуть её с силой в 1 килограмм. Коэффициент трения стали по льду равен 0,027. Чтобы сдвинуть ту же плитку по гладкому льду, требуется всего 54 грамма. Зная коэффициенты трения и пользуясь формулой Fтр = kN, инженеры могут заранее рассчитать силу тяги, необходимую для приведения в движении различных механизмов и машин.

Оказывается, быстроте передвижения он во многом обязан покрывающей тело жировой смазке, которая значительно уменьшает трении о воду. В истории трении качения победило трении скольжения, человечество изобрело колесный транспорт. Но замена санок колесами еще не была полной победой над трениим – ведь колесо насажено на ось.

Во всех машинах есть одна общая черта: в любой из них что-нибудь обязательно вращается. И везде есть неразлучная пара – ось и её подпорка – подшипник. ___ В 19 веке на улицах можно было встретить забавный транспорт! Человек, ехавший на таком велосипеде - самокате, двигался, отталкиваясь ногами!

Как устроен шариковый подшипник? Эти кольца - обоймы имеют на обращенных друг к другу поверхностях выточенные канавки. Между обойм находятся стальные шарики. При кручении подшипника шарики катятся по канавкам в обоймах. Чем лучше отполированы поверхности дорожек и шариков, тем меньше трении. Чтобы шарики не сбегались в одну кучу, их разделяет сепаратор. Сепараторы обычно делаются пластиковые, стальные или бронзовые.

Интересные факты На первый взгляд, трении - "вредное" явлении, человек вынужден его всячески уменьшать. Однако, если бы не оно, человек, например, не мог бы и с места сдвинуться - скольжении на гололёде яркое тому доказательство.

Это интересно! Увеличении силы сопротивления движению при росте скорости приводит к установившемуся равномерному движению тела при падении с большой высоты в жидкости или газе (например, в атмосфере). Так парашютист до раскрытия парашюта может приобрести скорость всего лишь до 50 м/с, а капли дождя, в зависимости от их размеров, достигают скоростей от 2 до 7 м/с.

Конечно, коммерческое названии «тефлон» удобнее, чем его настоящее имя политетрафторэтилен. Тефлон – дитя химии 20 века. Будучи, в отличие от графита и молибденита, великолепным изолятором, тефлон начал свою карьеру в электротехнической промышленности, затем в медицине и в бытовой технике. Тефлон обладает самым низким коэффициентом трения из всех известных твердых веществ. Поэтому он и находит широкое применении в твердосмазочных материалах.

Можно получать огонь, нанося по твердому камню удары каким-нибудь металлическим предметом, например, ножом. Такое устройство по извлечению огня существовало с древних времен и позднее стало называться "огниво". Вполне вероятно, что высекании огня с помощью двух камней было древнейшим способом его получениям, хотя получении огненных искр при обработке каменных орудий труда древний человек оценил и использовал далеко не сразу.

А первые спички были изобретены в 1830 году 19-летним французским химиком Шарлем Сориа. Это были фосфорные спички. Эти спички загорались даже от взаимного трения в коробке и при трении о любую твёрдую поверхность, например, подошву сапога. Эти спички не имели запаха, но были вредны для здоровья, так как белый фосфор очень ядовит.

По назначению различают спички, зажигающиеся в обычных условиях, влагоупорные (рассчитанные на зажигании после хранения во влажных условиях, например в тропиках), ветровые (зажигающиеся на ветру) и др. В 1855 году шведский химик Лундстрем начал использовать для производства спичек безвредный красный фосфор. Такие спички легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. Первые «шведские спички» Лундстрема дошли практически до наших дней.

Зажигалка – это тоже устройство для извлечения огня. Принцип действия основан на самовозгорании пирофорных сплавов, например, при трении. В современной зажигалке воспламенении горючего производится под действием искры, получающейся от сгорания мельчайшей частицы «кремня», срезанной зубчатым колесиком - кресалом.

В спорте сопротивлении набегающего потока воздуха ­ далеко не всегда зло. Вспомним о коварных, захватывающих дух ударах «сухой лист» в футболе или знаменитых крученых подачах в волейболе и теннисе. Все эти виртуозные приемы основаны на сложных аэродинамических эффектах и были бы совершенно невозможны в пустоте.

А что можно сказать о метании спортивных снарядов? Атлет, перенесенный на Луну, способен метнуть ядро раз в шесть дальше, чем на Земле. Иное дело спортивное копье: уподобившись планеру, оно унеслось бы в рекордном броске спортсмена за стометровую отметку! На Луне нет атмосферы, зато сила тяжести ослаблена в шесть с половиной раз. На Марсе сила тяжести в два раза меньше земной, а атмосфера сильно разрежена. Кто стал бы победителем в метании копья в заочных соревнованиях землян с представителями этих небесных светил? В спорте сопротивлении набегающего потока воздуха ­ далеко не всегда зло. Вспомним о коварных, захватывающих" дух ударах «сухой лист» в футболе или знаменитых крученых подачах в волейболе и теннисе. Все эти виртуозные приемы основаны на сложных аэродинамических эффектах и были бы совершенно невозможны в пустоте.

Теперь о прыжках в длину. Прыжку предшествуют мощный разбег и толчок, которые зависят от силы трения между подошвой спортсмена и беговой дорожкой. Эта сила на Луне меньше в 6,5 раз, т. е. ровно во столько, во сколько, благодаря ослабленной силе тяжести, должна возрасти при данной скорости разбега длина прыжка. Меньшая сила тяжести, давая лунному прыгуну одно преимущество, тут же лишает его другого, не менее важного. Появлении пластиков с различными фрикционными свойствами позволило в одних случаях создать беговые дорожки, футбольные поля и корты с искусственными покрытиями, а с другой решить еще более сложную задачу: заменить скользкий снег на горнолыжных трассах и трамплинах. Для этого наиболее целесообразно использовать материалы, имеющие не только низкий коэффициент трения, но и рифленую поверхность.

В окружающем нас мире существует множество физических явлений: гром и молния, дождь и град, электрический ток, трение… Именно трению и посвящён наш сегодняшний доклад. Почему возникает трение, на что влияет, от чего зависит сила трения? И, наконец, трение - это друг или враг?

Что такое сила трения?

Немного разбежавшись, можно лихо прокатиться по ледяной дорожке. Но попробуйте сделать это на обычном асфальте. Впрочем, и пробовать не стоит. Ничего не получится. Виновницей вашей неудачи станет очень большая сила трения. По этой же причине сложно сдвинуть с места массивный стол или, скажем, пианино.

В месте соприкосновения двух тел всегда возникает взаимодействие, которое препятствует движению одного тела по поверхности другого. Его и называют трением. А величину этого взаимодействия - силой трения.

Виды сил трения

Представим себе, что вам надо передвинуть тяжелый шкаф. Вашей силы явно не хватает. Увеличим «сдвигающую» силу. Одновременно увеличивается и сила трения покоя. И направлена она в сторону противоположную движения шкафа. Наконец, «сдвигающая» сила «побеждает» и шкаф трогается с места. Теперь в свои права вступает сила трения скольжения. Но она меньше силы трения покоя и дальше шкаф передвигать значительно легче.

Вам, конечно, приходилось наблюдать, как 2-3 человека откатывают в сторону тяжелый автомобиль с внезапно заглохшим двигателем. Люди, толкающие автомобиль, никакие не силачи, просто на колеса автомобиля действует сила трения качения. Этот вид трения возникает при перекатывании одного тела по поверхности другого. Может катиться шарик, круглый или гранёный карандаш, колеса железнодорожного состава и т. д. Этот вид трения гораздо меньше силы трения скольжения. Поэтому совсем легко передвигать тяжелую мебель, если она снабжена колёсиками.

Но, и в этом случае сила трения направлена против движения тела, следовательно, уменьшает скорость тела. Если бы не её «вредный характер», разогнавшись на велосипеде или роликах, можно было бы наслаждаться ездой бесконечно долго. По этой же причине автомобиль с выключенным двигателем ещё какое-то время будет двигаться по инерции, а затем остановится.

Итак, запоминаем, различают 3 вида сил трения:

• трение скольжения;
• трение качения;
• трение покоя.

Быстрота изменения скорости называется ускорением. Но, поскольку, сила трения замедляет движение, то это ускорение будет со знаком «минус». Правильно будет сказать, под действием трения тело движется с замедлением.

Какова природа трения

Если рассмотреть гладкую поверхность полированного стола или льда через лупу (увеличительное стекло), то вы увидите крохотные шероховатости, за которые и цепляется тело, скользящее или катящееся по его поверхности. Ведь подобные выступы есть и у тела, движущегося по этим поверхностям.

В точках соприкосновения молекулы настолько сближаются, что начинают притягиваться друг к другу. Но тело продолжает движение, атомы удаляются друг от друга, сцепки между ними рвутся. Это приводит в колебание освободившиеся от притяжения атомы. Примерно так, как колеблется освобожденная от растяжения пружина. Мы же воспринимаем эти колебания молекул как нагревание. Вот почему трение всегда сопровождается повышением температуры соприкасающихся поверхностей.

Значит, существуют две причины, вызывающие это явление:

• неровности на поверхности соприкасающихся тел;
• силы межмолекулярного притяжения.

От чего зависит сила трения

Вероятно, вам приходилось замечать, резкое торможение санок, если они съезжают на участок, посыпанный песком. И ещё одно интересное наблюдение, когда на санках находится один человек, они проделают, съехав с горки, один путь. А если двое друзей будут съезжать вместе, санки остановятся быстрее. Следовательно, сила трения:

• зависит от материала соприкасающихся поверхностей;
• кроме того, трение возрастает с увеличением веса тела;
• действует в сторону противоположную движению.

Замечательная наука физика еще и тем хороша, что многие зависимости можно выразить не только словами, но и в виде специальных знаков (формул). Для силы трения это выглядит так:

Fтр = kN где:

Fтр - сила трения.

k - коэффициент трения, который отражает зависимость силы трения от материала и чистоты его обработки. Скажем, если металл катится по металлу k=0,18, если вы мчитесь на коньках по льду k= 0,02 (коэффициент трения всегда меньше единицы);

N - это сила, действующая на опору. Если тело находится на горизонтальной поверхности, эта сила равна весу тела. Для наклонной плоскости она меньше веса и зависит от угла наклона. Чем круче горка, тем легче с нее скатиться и дольше можно проехать.

А, высчитав по этой формуле силу трения покоя шкафа, мы узнаем какую силу нужно приложить, чтобы сдвинуть его с места.

Работа силы трения

Если на тело действует сила, под действием которой тело перемещается, то всегда совершается работа. У работы силы трения свои особенности: ведь она не вызывает движение, а препятствует ему. Поэтому, совершаемая ею работа, всегда будет отрицательной, т.е. со знаком «минус», в какую бы сторону не двигалось тело.

Трение - это друг или враг

Силы трения сопровождают нас повсюду, принося ощутимый вред и… огромную пользу. Вообразим, что исчезло трение. Изумленный наблюдатель увидел бы: как рушатся горы, сами по себе выкорчевываются из земли деревья, ураганные ветры и морские волны бесконечно властвуют над землей. Все тела сползают куда-то вниз, транспорт разваливается на отдельные детали, поскольку болты без трения не выполняют свою роль, невидимый безобразник развязал бы все шнурки и узлы, мебель, не удерживаемая силами трения, сползла в самый низкий угол комнаты.

Попытаемся убежать, спастись от этого хаоса, но без трения не сможем сделать, ни шагу. Ведь именно трение помогает нам при ходьбе отталкиваться от земли. Теперь понятно, почему зимой скользкие дороги посыпают песком….

И в то же время иногда трение наносит значительный вред. Люди научились уменьшать и увеличивать трение, извлекая из него огромную пользу. Например, для перетаскивания тяжелых грузов придумали колеса, заменив трение скольжение - качением, которое, значительно меньше трения скольжения.

Потому, что катящемуся телу не приходится цеплять множество мелких неровностей поверхности, как при скольжении тел. Затем снабдили колёса шинами с глубоким рисунком (протекторами).

А вы заметили, что все шины резиновые и чёрные?

Оказывается, резина хорошо удерживает колеса на дороге, а уголь, добавляемый в резину, придает ей чёрный цвет, нужную жёсткость и прочность. Кроме того, позволяет при авариях на дороге, измерить тормозной путь. Ведь при торможении резина оставляет четкий чёрный след.

При необходимости уменьшить трение, используют смазочные масла и сухую графитовую смазку. Замечательным изобретением явилось создание разного вида шарикоподшипников. Их применяют в самых различных механизмах от велосипеда до новейшего самолёта.

Бывает ли трение в жидкостях

Когда тело в воде неподвижно, то трение о воду не происходит. Но стоит ему начать движение, возникает трение, т. е. вода оказывает сопротивление движению в ней любых тел.

Значит, и берег, создавая трение, «тормозит» воду. А, так как трение воды о берег уменьшает её скорость, то на средину реки заплывать не стоит, ведь там течение гораздо сильнее. Рыбы и морские животные имеют такую форму, чтобы трение их тел о воду было минимальным.

Такую же обтекаемость конструкторы придают и подводным лодкам.

Наше знакомство с другими природными явлениями будет продолжаться. До новых встреч, друзья!

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Ответ оставил Гость

Силы трения, сопровождая нас повсюду, играют огромную роль в нашей жизни. Правда, мы не замечаем этого за повседнев­ными заботами и чаще всего стремимся свести действие трения к минимуму. Подшипники, смазочные материалы, обтекаемые формы - все это и многое другое позволяет вести успешную борьбу с различными видами трения. На это уходит много сил и средств, благодаря чему сложилось мнение о вреде трения, о том, что если бы трение вдруг исчезло, то человек остался бы только в выигрыше. Но так ли это? Это далеко не так, ведь трение - и наш враг, и наш союзник. В каких-то случаях отсутствие трения грозит большими непри­ятностями (например, торможение автомобилей происходит только за счет сил трения, возникающих между колодками и ба­рабаном), а в каких-то случаях даже минимальные силы трения оказывают самое вредное воздействие (например, в механиче­ских часах и тонких научных приборах). Однако, чтобы понять все значение трения, необходимо его «выключить» и проследить за будущими событиями. Итак, каким будет мир без сухого и вязкого трения всех ви­дов? Мы не сможем ни ходить, ни передвигаться никаким другим способом. Ведь во время ходьбы подошвы наших ног испытыва­ют трение с полом, а без трения мы будем чувствовать себя хуже, чем на самом гладком льду в самой скользкой обуви. Ни один предмет (в том числе и мы) не сможет находиться на одном месте. Ведь все, что лежит на столе, полу или просто земле, удерживается трением покоя. А что же будет происходить? Все тела начнут двигаться, стремясь достичь самой низкой точки. На Земле почти невозможно создать идеально горизонтальную поверхность, даже ровные лабораторные столы или станины станков имеют уклоны в тысячные доли градуса. Но в мире без трения тела придут в движение даже на таких плоскостях. Понятно, что о транспорте и вообще о работе любых меха­низмов и говорить не приходится. Тормозные колодки, шкивы и ремни, шины и дорога - ничего из этого не будет испытывать взаимное трение, а значит, и не будет работать. Да и самих-то машин не станет - из них выкрутятся все болты и открутятся все гайки, так как они удерживаются только благодаря силам трения в резьбе. Исчезни вдруг трение, наши дома в мгновение ока рассы­плются - раствор не будет больше держать кирпичи, вбитые гвозди вылезут из досок, ведь они держатся там только за счет трения! Целыми останутся только сварные или клепаные метал­лические конструкции. Без трения исчезнут и многие другие привычные нам вещи. Из веревок нельзя будет вязать узлы - они будут расползаться. Все тканые материалы разойдутся на отдельные нити, а нити рас­падутся на составляющие их мельчайшие волокна. Такая судьба ожидает также металлические и веревочные сетки. Катастрофические изменения ждут природу - сам облик Земли изменится до неузнаваемости. Волны, возникающие в океане, никогда не утихнут, а в атмосфере будут дуть постоянные ветры страшной силы - ведь трения между отдельными слоями воды и воздуха нет, а значит, ничто не мешает им очень быстро двигаться относительно друг друга. Реки выйдут из своих берегов, и их воды понесутся с большой скоростью по равнинам. Горы и холмы начнут рассыпаться на отдельные глыбы и песок. Деревья, корни которых держатся в земле только из-за трения, сами по себе начнут выкорчевываться и поползут в поисках самой низкой точки. Да, нашему взору предстанет страшная картина: горы, деревья, огромные глыбы, да и сама почва будут ползти, перемешиваясь, до тех пор, пока не найдут точку равновесия. Если пропадет сила трения, то наша планета станет гладким шариком, на котором не будет ни гор, ни впадин, ни рек, ни океанов - все это сломается, вытечет, перемешается и свалится в одну кучу. А сильные, ни на минуту не утихающие ветры будут подхватывать пыль и носить ее над планетой. Жизнь в таких условиях вряд ли будет возможна... Поэтому нельзя говорить о трении как о вредном физическом явлении. Да, часто просто жизненно необходимо свести трение к минимуму, но нередко нужны и максимально возможные силы трения, потому что трение - одновременно и враг, и друг.