Сила трения

Существует на свете сила трения.

Она играет большое значение !

Есть три вида трения :

Скольжения , покоя , качения

Все по себе очень важны

И в этом мире конечно нужны.

Проводился опрос родителей , учителей , одноклассников , друзей : знаю т ли они пословицы , по говорки , сказки в которых проявляется сила трения ? Что могут сказать о человеческом опыте в применении трения , а также способах борьбы с трением. Надо ли учитывать трение ? Влияет трение на их жизнь ?

Пословицы и поговорки :

- Не будет снега , не будет и следа.

- Тише едешь , дальше будешь.

- Тихий воз будет на горе.

- Тяжело против воды плыть.

- Корабли спуск ают , так салазки сало м подмазывают.

- От того и телега запела , что давно дегтя не ела.

- И строчит , и валяет , и гладит , и катает , а все языком.

- Готовь сани летом , а телегу зимой

- Вода близка , да горка склизка

- В октябре ни на колесах , ни на поло зьях.

- Не подмажешь - не поедешь.

- Пошло дело как по маслу ;

- Угря в руках не удержишь ;

- Что кругло - легко катится ;

- Ловкий человек и на дынной корке не посколь знётся ;

- Лыжи скользят по погоде ;

- Из навощенной нити сеть не сплетёшь ;

- Колоде зная верёвка сруб перетирает ;

- Ржавый плуг только на пахоте очищается ;

- Нет такого человека , который хоть бы раз не поскользнулся на льду.

СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ

Что такое , что такое

Сила трения покоя ?

Если ты стоишь спокойно,

Вертикально на земле

Сила т рения покоя,

Очевидно , на нуле.

За веревку тянут двое,

Ты стоишь пока , и во т

Сила трения покоя,

Потихонечку растет.

Вот достигла сила трень я, на N произведения

И под действием всех сил

Ты по полу заскользил.

И. А. К рылов. " Лебедь , Щука и Рак '

. Когда в товарищах согласия н ет,

На лад их дело не пойдет,

И выйдет из него не дело , только мука.

Однажды Лебедь , Рак да Щука

Везти с поклажей воз взялись,

И вместе трое все в него впряглись ;

Из кожи лезут вон , а возу все нет ходу !

Поклажа бы для них казалась и легка :

Да Лебедь рвется в облака,

Рак пятится назад , а Щука тянет в воду.

Кто виноват из них , кто прав ,- судить не нам ;

Да только воз и ныне там.

А. С. Пушкин. " Сказка о попе и о работнике его Балде "

. Держит Балда за уши одного зайку :

Попляши-тк а ты под нашу балалайку ;

Ты , бесенок , еще совсем молоденек

Со мной тягаться слабенек ;

Это было б лишь времени трата.

Обгони-ка сперва моего брата.

Раз , два , три ! догоняй-ка ".

Пустились бесенок и зайка :

Бесенок по берегу морс кому,

А зайка в лесок додому.

Вот , море кругом обежавши,

Высунув язык , мордку поднявши,

Прибежал бесенок задыхаясь,

Весь мокрешенек , лапкой утираясь,

Мысля : дело с Балдою сладит.

Глядь - а Балда братца гладит,

Приговаривая :"Братец мой любимый,

Устал , бедняжка ! отдохни , родимый ".

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 , хвосиком вильнула , яичко покатилось , упало и разбилось».

- « Репка » - трение покоя.

- «Медвежья горка» - трение скольжения.

Я выяснил , что явление трения - сопровождает нас с детства , буквально на каждом шагу.

Если взять монету и потереть ее о шероховатую поверхность , мы отчетливо ощутим сопротивление - это и есть сила трения. Если тереть быстрее , монета начнет нагреваться , это говорит о том , что при трении выделяется теплота - факт , известный человеку еще древности , ведь именно так люди впервые научились добывать огонь.

Трение дает нам возможность стоять , ходить , сидеть за рабочим столом без опасения , что книги и тетради не упадут на пол , что диван , шкаф , стол не будут скользить , пока не упрутся в стенку или угол. Ваза с цветами , бутылка с лимонадом и даже ручка не выскользнут из наших рук.

Также трение способствует устойчивости. Плотники и столяры выравнивают пол , рамы делают мебель так , что она остаются там , где ее поставили.

М аленькое трение на льду может быть успешно использовано не только как детская забава катание на коньках и ногах но также и технически. Об этом свидетельствуют 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 , на груженные тоннами бревен.

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

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

Примитивные предшественники современного подшипника упрощали жизнь человека уже многие тысячи лет назад. Примитивные подшипники скольжения впервые были найдены в раскопках , относящихся к эпохе неолита , когда люди только-только овладели умением сверления отверстий в камне. Позднее прародители современных подшипников стал и использоваться в разнообразных простейших конструкциях , таких как колесница , арба , гончарный круг , мельничные камни. Обыкновенные деревянные бревна (в современном понимании – ролики ) – применялись для уменьшения силы трения пр и транспортировке очень тяжелых предметов : огромных каменных блоков для строительства , осадных машин. Такие методы широко использовались в древнем Египте и в Азии. В древних гробницах были найдены колесницы правителей с сохранившимися на осях остатками смазки. Проведенный учеными анализ показал наличие в ее составе животного жира , смешанного с минеральными сгустителями Первый металлический подшипник качения был установлен в опоре ветряка , построенного в 1780 году в Англии , в Спровсто не. В XIX веке продолжалось совершенствование конструкции подшипников качения , а также расширение их применения в машинах и механизмах. Перелом произошел благодаря изобретениям 34-летн его техника Фридриха Фишера , который построил первый подшипниковый велосипед (1853 г. ) и изобрел первый полностью автоматический фрезерный станок. В начале 20-х годов прошлого в ека появились роликовые подшипники , которые выдерживали повышенные нагрузки. Вскоре были разработаны их новые разновидности – игольчатые , а позднее и конические подшипники.

Вот некоторые технические подробности создания памятника великому организатору государства Российского Петру 1 в моем любимом городе.

Для пьедестала памятника подготовили монолитную гранитную глыбу весом 80 тыс. пудов , т. е. более тысячи тонн ! И доставили ее из деревни Лахти , что на берегу Финского залива , в Петербург. Обнаружена эта глыба была местным крестьянином Вишняковым. Глыбу называли Гром-камнем , так как в него однажды ударила молния , отбив большой осколок. Около 9 км пропутешествовал Гром-камень по суше , а потом по Неве на плот ах был достав лен в Петербург. Небывалый успех русской техники того времени был даже отмечен особой медалью , на которой была вычеканена надпись : «Дерзновению подобно , 1770 г од». Смелый , остроумный проект передвижения Гром-камня дал кузнец из казенных мужиков , оставшийся , к сожалению , неизвестным. Он предложил перекатить камень на специально отлитых бронзовых шарах , заключенных в салазки. Салазки представляли собой большие бревна с выдолбленными вдоль них желобами , обитыми внутри медью. Гранитную глыбу поместили на помост из нескольких рядов плотно уложенных бревен , под которым находились желоба с шарами. Согнанные из ближайших деревень крестьяне при помощи канатов и воротов двигали камень к берегу. Несколько мужиков должны были все время смазывать шары говяжьим салом и переставлять их вперед после то го , как глыба пройдет через них ; 120 дней путешествовал так по суше Гром-камень. Доставленный в Петербург и обработанный мастерами-каменотесами, он стал прекрасным пьедесталом памятника Петру.

Конечно , трение играет в нашей жизни и положи тельную роль , но оно и опасно для нас , особенно в зимний период , период гололедов.

Поданным из ГИБДД за 10 месяцев 2009года в Московском районе Санкт-Петербурга произошло 463 дорожно-транспортных происшествия , погибло 39 человек ,568 получили различной степени увечья. В зимний период : число ДТП , в том числе по причине скользких дорог , - 18.

При проведении социологического опрос а задавались следующие вопросы :

1. Что вы знаете о явлении трения ?

2. Как вы относитесь к гололеду , скользким тротуарам и дорогам ?

3. Ваши пожелания администрации нашего района.

На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно , т. к. не вид ела связи между трением и по вседневным своим опытом.

На второй вопрос друзья и ученики средних классов говорили , что им гололед нравится , можно кататься ; а люди постарше уже понимают , в чем заключается опасность этого явления. Они высказали в адрес городской администрации ряд предложений , например : посыпать дороги и тротуары пе ском , солью ; сделать хорошее освещение , чтобы были видны опасные места ; ограничить во время гололеда скорость городского транспорта ; проводить в школах беседы об оказании первой медицинской помощи в таких случаях ; проводить встречи с инспекторами ГИБДД.

Сила трения

Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф , то сразу убедимся, что не так-то прост о это сделать. Его движению будет мешать взаимодействие ножек с полом , на котором он стоит. Сила трения – это сила возникающая при движении одного тела по поверхности другого , направленная в сторону противоположную движению. Различают следующие виды сил трения : трение покоя , трение скольжения , трение качения. Выясним , чем эти силы отличаются друг от друга и что между ними общего?

Сила трения 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 будет удерживать его от соскальзывания вниз ? Трение покоя.

Сила трение покоя перемещает грузы , находящиеся на движущейся ленте транспортера , препятствует развязыванию шнурков , удерживает гвозди , вбитые в доску , и т. д.

С ила трения покоя может быть раз личной. Она растет вместе с силой , стремящейся сдвинуть тело с места. Если приложить к телу силу , превышающую максимальную силу трения по коя. Сила трение покоя при этом сменится силой трения скольжения.

Сила трения скольжения

Из-за чего останавливается мяч , катящийся по полю , лыжник, скатившийся с горы ? Из-за трения скольжения. Почему замедляет свое движение шайба , скользящая по льду ? Вследствие трения скольжения , направленного всегда в сторону , противоположную на правлению движения тела. Причины возникновения 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 самым мешают движению ;

2) 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.

Сила трение качения

При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения (это было замечено еще в древности ). Так , ножки тяжелых предметов , на пример , кроватей , роялей и т. п. , снабжают роликами. В технике для уменьшения трения в машинах широко пользуются подшипниками качения , иначе называемыми шариковыми и роли ковыми подшипниками.

Эти виды трения относятся к сухому трению.

Знания о природе трения пришли к нам не сами со бой. Этому предшествовала большая исследовательская работа ученых-экспериментаторов на протяжении нескольких веков. 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 , Н. П. Петров - 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.

В 1500 год у великий итальянский художник , скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил опыты по изучению сил трения.

Его интересовал ответ на вопрос : зависит ли с ила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел ? Он получил следующие результаты :

1. От площади не зависит.

2. От материала не зависит.

3. От величины нагрузки зависит (пропорционально ей ).

4. От скорости скольжения не зависит.

5. Зависит от шероховатости поверхности.

В 1699 год у французский ученый Амонтон , изучая силы трения пришел к следующим результатам. На первые три - так же , на четвертый - зависит. На пятый - не зависит.

В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков насчитывалось до тридцати исследований па эту тему.

В 1748 год у действительный член Российской Академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответь ! на пять вопросов о трении. На первые три - такие же , как и у предыдущих , но в четвертом он согласился с Амоптоном , а в пятом - с Леонардо да Винчи.

В 1779 году выдающийся французский физик Кулон занялся решением задачи о трении и посвятил этому два года.

Кулон на все вопросы ответил - да.

В 1883 г оду русский ученый Николай Павлович Петров открыл закон трения при смазке и создание им основ математической теории смазки.

Н. П. Петров тщательно проанализировал причины противоречий в результатах опытов ряда исследователей , изучавших закон ы трения вязкой жидкости.

Н. П. Петров впервые произвёл измерение коэффициентов внутреннего трения для 15 масел и нескольких смесей.

Н. П. Петров в течение долгих лет состоял профессором Николаевской инженерной академии и Петербургского технологического института , имел звание инженер-генерал-лейтенанта.

Год Имя ученого ЗАВИСИМ ОСТЬ модуля силы трения скольжения о т площади соприкасающихся тел от материала от нагрузки от относительной скорости движения трущихся поверхностей от степени шероховатости поверхностей 1500 Леонардо да Не т Нет Да Нет Да Винчи 1699 Амонтон Нет Нет Да Да Нет 1748 Леонард Эйлер Нет Нет Да Да Да 1779 Кулон Да Да Да Да Да 1883 Н. П. Петров Нет Да Да Да Да

Коэффициент трения

Сила трения зависит от силы , прижимающей данное тело к поверхности другого тела , т. е. от силы нормального давления Р д и от качества трущихся поверхностей.

F т p = µ • N

Величин а , характеризующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся поверхностей , называется коэффициентом трения. Коэффициент трения измеряется отвлеченным числом , показывающим , какую часть силы нормального давления составляет сила трения.

Роль сил трения

В технике и в повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу , в других - в ред. 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.

эксперименты и опыты

Цель : выяснить зависимость силы трения скольжения от следующих факторов :

- от нагрузки ;

- от площади соприкосновения трущихся поверхностей ;

- от трущихся материалов (при сухих поверхностях ).

- От угла наклона.

Приборы и материалы : динамометр лабораторный деревянный брус о к ; набор грузов ; трибометр ; наждачная бумага ; стекло ; картон ; резиновый коврик ; 2 круглых карандаша.

Результаты экспериментов

1. Зависим ость силы трения скольжения от нагрузки.

m (г ) 1 6 0 260 360 F rp ( Н ) 0,5 0 , 8 1,0

Вывод : С ила трения скольжения зависит от нагрузки , чем больше нагрузка тем больше сила трения.

2. Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей.

S (см 2 ) 20 28 F Tp (H) 0,35 0,35 Вывод : Сила трения скольжения не зависит от площади трущихся поверхностей.

3. Зависимость силы трения от вида трущихся поверхностей.

Вид поверхностей F тр ;Н Дерево по дереву 0. 8 Дерево по картону 0. 9 Дерево по резиновому коврику 1. 5 Дерево по наждачной бумаге 1. 8 Дерево по стеклу 0. 7

Вывод : сила трения зависит от рода трущихся поверхностей. Если поверхность неровная , шероховата я то сила трения больше.

F тр = µ N

Я рассчитал коэффициенты трения скольжения для следующих материалов :

№ Трущиеся материалы Коэффициент трения п /п (при сухих поверхностях ) (при движении ) 1 Дерево по дереву 0. 30 2 Дерево по картону 0. 34 3 Дерево по резиновому коврику 0. 57 4 Дерево по наждачной бумаге 0. 69 5 Дерево по стеклу 0. 26 Вывод : коэффициент трения зависит от рода трущихся поверхностей. Если поверхность неровная , шероховатая то коэффициент трения больше.

4. Сравнение сил трения покоя , скольжения , качения и веса тела для бруска с двумя грузами , силу трения качения измеряю с помощью двух круглых карандашей.

№ P ,Н F тр. покоя,Н F тр. скольжения,Н F тр. качения,Н 1. 2. 6 0. 9 0. 8 0. 1

Вывод : Сила трения покоя больше силы трения скольжения ; сила трения скольжения боль ше силы трения качения. Вес больше сил трения при прочих равных условиях.

6. Зависимость силы трения скольжения от угла наклона.

№ Угол наклона F тр. Н 1. 10° 1 2. 20° 1. 5 3. 30° 1. 8 4. 45° 2. 3

Вывод : Сила трения скольжения зависит от угла наклона поверхности , чем больше угол наклона поверхности , тем больше сила трения.

Демонстрационные опыты

Цели : проделать демонстрационные эксперименты ; объяснить результаты наблюдаемых явлений.

Опыты по трению

Изучив литературу , я отобрал несколько опытов.

Опыт № 1

Тщательно натираем смычок канифолью , затем проводим им по струне. Продолжительные поющие звуки получают благодаря трению. Зачем натирают смычок канифолью ? Играет ли канифоль роль смазки при трении ? Оказывается , смычок натирают канифолью не только для того , чтобы повысить силу трения, но и для того , чтобы эта сила заметно зависела от скорости скольжения - быстрее уменьшалась бы с ростом скорости. При медленном скольжении , когда она движется в одну сторону со струной , при быстром скольжении струна и смычок движутся в разные стороны. Таким образом , за каждое колебание струны сила трения подталкивает ее , не давая этим колебаниям затухать.

Опыт № 2

Деревянное яйцо с пропущенной через середину нитью. Берут в руки концы этой нити , и одну руку высоко поднимают вверх. Деревянно е яйцо по нити быстро соскальзывает вниз. Поднимают вверх другую руку. Яйцо снова устремляется вниз , но вдруг неожиданно застревает на середине нити , затем опять скользит и останавливается. В этом опыте сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления. Яйцо состоит из двух соединяющихся половинок. В центре перпендикулярно нити укреплена корковая пробка. При натяжении нити сила трения нити о пробку увеличивается и яйцо замирает в определён ном положении на нити. Если нить не натянута , то сила трения меньше и яйцо свободно скользит вниз.

Опыт № 3

Деревянная линейка. Кладут линейку горизонтально на указательные пальцы рук и , не торопясь , пальцы начинают сближать. Линейка не движется равномерно по двум пальцам сразу. Она скользит по очереди то по одном у , то по другому пальцу. Почему ? Под линейкой скользит лишь тот палец , который стоит дальше от центра масс линейки , так как он испытывает меньшую нагрузку и меньшее трение. Его скольжение прекращается , как только он оказывается ближе к центру масс линейки , чем второй палец , и тогда начинает скользить второй палец. Так пальцы движутся к центру тяжести линейки поочередно.

Опыт № 4

Беру пустую бутылку (из-под лимонада , молока , кефира ), переворачиваю ее. Указательный палец прикладываю ко дну , а большой палец этой же руки упираю в стенку бутылки. Используя только эти два пальца , бутылку поднимаю и перемещаю. Почему мне это удается ?

Секрет фокуса состоит в том , что пальцы руки я предварительно хорошо пр отираю чистым и сухим носовым платком , который у меня находится в кармане ; и тем самым я снимаю с пальцев слой жира и пота. Коэффициент трения пальцев о стекло от этого увеличивается , и бутылку удается держать довольно спокойно : она не выскальзывает из рук.

Опыт № 5

Эту же бутылку я ставлю в угол между дверью и косяком двери. Прикладывая небольшие усилия , передвигаю ее несколько раз вверх-вниз и отпускаю. Бутылка повисает на высоте , скажем , на уровне глаз. Почему это происходит ?

Секрет фокуса в том , что поверхности , по которым передвигается бутылка , расположены под углом 90° друг к другу и сравнительно недавно окрашены масляной краской. Проводя бутылкой вверх-вниз по этим поверхностям , я с помощью трения нагреваю внешний слой краски , и он становится вязким ; бутылка прилипает к не му. Если слоев краски нанесено несколько , то удается подвесить бутылку , наполненную водой , что вызывает еще больший восторг учеников.