Курс общей физики, Т.1
Курс общей физики, Т.1
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕМЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ВВЕДЕНИЕ ЧАСТЬ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ § 1. Механическое движение § 2. Некоторые сведения о векторах § 3. Скорость § 4. Ускорение § 5. Кинематика вращательного движения ГЛАВА II. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ § 6. Классическая механика. Границы ее применимости § 7. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета § 8. Масса и импульс тела § 9. Второй закон Ньютона § 10. Единицы и размерности физических величин § 12. Принцип относительности Галилея § 13. Силы § 14. Упругие силы § 15. Силы трения. § 16, Сила тяжести и вес § 17. Практическое применение законов Ньютона ГЛАВА III. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ § 18.  Сохраняющиеся величины§ 19. Кинетическая энергия § 20. Работа § 21. Консервативные силы § 22. Потенциальная энергия во внешнем поле сил § 23. Потенциальная энергия взаимодействия § 24. Закон сохранения энергии § 25. Энергия упругой деформации § 26. Условия равновесия механической системы § 27. Закон сохранения импульса § 29. Закон сохранения момента импульса § 30. Движение в центральном поле сил § 31. Задача двух тел ГЛАВА IV. НЕИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА § 32. Силы инерции § 33. Центробежная сила инерции § 34. Сила Кориолиса § 35. Законы сохранения в неинерциальных системах отсчета ГЛАВА V. МЕХАНИКА ТВЕРДОГО ТЁЛА § 36. Движение твердого тела § 37. Движение центра масс твердого тела § 38. Вращение тела вокруг неподвижной оси § 39. Момент инерции § 40. Понятие о тензоре инерции § 41. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела § 42. Кинетическая энергия тела при плоском движении  Применение закона динамики твердого тела§ 44. Гироскопы ГЛАВА VI. ВСЕМИРНОЕ ТЯГОТЕНИЕ § 45. Закон всемирного тяготения § 46. Гравитационное поле § 47. Принцип эквивалентности § 48. Космические скорости ГЛАВА VII. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ § 49. Общие сведения о колебаниях § 50. Малые колебания § 51. Комплексные числа § 52. Линейные дифференциальные уравнения § 53. Гармонические колебания § 54. Маятник § 55. Векторная диаграмма § 56. Биения § 57. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний § 58. Затухающие колебания § 60. Вынужденные колебания § 61. Параметрический резонанс ГЛАВА VIII. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА § 62. Специальная теория относительности § 63. Преобразования Лоренца § 64. Следствия из преобразований Лоренца § 65. Интервал § 66. Преобразование и сложение скоростей § 67. Релятивистское выражение для импульса § 68. Релятивистское выражение для энергии § 69.  Преобразования импульса и энергии§ 70. Взаимосвязь массы и энергии § 71. Частицы с нулевой массой покоя ГЛАВА IX. ГИДРОДИНАМИКА § 72. Линии и трубки тока. Неразрывность струи § 73. Уравнение Бернулли § 75. Силы внутреннего трения § 76. Ламинарное и турбулентное течения § 77. Течение жидкости в круглой трубе § 78. Движение тел в жидкостях и газах ЧАСТЬ 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА § 79. Статистическая физика и термодинамика § 80. Масса и размеры молекул § 81. Состояние системы. Процесс § 82. Внутренняя энергия системы § 83. Первое начало термодинамики § 84. Работа, совершаемая телом при изменениях объема § 85. Температура § 86. Уравнение состояния идеального газа § 87. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа § 88. Уравнение адиабаты идеального газа § 89. Политропические процессы § 90. Работа, совершаемая идеальным газом при различных процессах  Ван-дер-ваальсовский газ§ 92. Барометрическая формула ГЛАВА XI. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА § 93. Некоторые сведения из теории вероятностей § 94. Характер теплового движения молекул § 95. Число ударов молекул о стенку § 96. Давление газа на стенку § 97. Средняя энергия молекул § 98. Распределение Максвелла § 99. Экспериментальная проверка закона распределения Максвелла § 100. Распределение Больцмана § 101. Определение Перреном числа Авогадро § 102. Макро- и микросостояния. Статистический вес ГЛАВА XII. ТЕРМОДИНАМИКА § 104. Основные законы термодинамики § 105. Цикл Карно § 106. Термодинамическая шкала температур § 107. Примеры на вычисление энтропии § 108. Некоторые применения энтропии § 109. Термодинамические потенциалы ГЛАВА XIII. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ § 110. Отличительные черты кристаллического состояния § 111. Классификация кристаллов § 112. Физические типы кристаллических решеток § 113.  Дефекты в кристаллах§ 114. Теплоемкость кристаллов ГЛАВА XIV. ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ § 115. Строение жидкостей § 117. Давление под изогнутой поверхностью жидкости § 118. Явления на границе жидкости и твердого тела § 119. Капиллярные явления ГЛАВА XV. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ И ПРЕВРАЩЕНИЯ § 121. Испарение и конденсация § 122. Равновесие жидкости и насыщенного пара § 123. Критическое состояние § 124. Пересыщенный пар и перегретая жидкость § 125. Плавление и кристаллизация § 126. Уравнение Клапейрона—Клаузиуса § 127. Тройная точка. Диаграмма состояния ГЛАВА XVI. ФИЗИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА § 128. Явления переноса § 129. Средняя длина свободного пробега § 130. Диффузия в газах § 131. Теплопроводность газов § 132. Вязкость газов § 134. Эффузия ПРИЛОЖЕНИЯ I. Вычисление некоторых интегралов II. Формула Стирлинга III. Симметричные тензоры второго ранга |
Сила трения
Трение – один из видов взаимодействия тел.
Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело.
Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.
Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону (рис. 1.13.1).
Рисунок 1.13.1. Сила трения покоя (υ = 0). |
Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения (Fтр)max.
Если внешняя сила больше (Fтр)max, возникает относительное проскальзывание. Силу трения в этом случае называют силой трения скольжения. Она всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения и, вообще говоря, зависит от относительной скорости тел. Однако, во многих случаях приближенно силу трения скольжения можно считать независящей от величины относительной скорости тел и равной максимальной силе трения покоя. Эта модель силы сухого трения применяется при решении многих простых физических задач (рис. 1.13.2).
Рисунок 1.13.2. Реальная (1) и идеализированная (2) характеристики сухого трения |
Опыт показывает, что сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления тела на опору, а следовательно, и силе реакции опоры
Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения.
Коэффициент трения μ – величина безразмерная. Обычно коэффициент трения меньше единицы. Он зависит от материалов соприкасающихся тел и от качества обработки поверхностей. При скольжении сила трения направлена по касательной к соприкасающимся поверхностям в сторону, противоположную относительной скорости (рис. 1.13.3).
Рисунок 1.13.3. Силы трения при скольжении (υ ≠ 0). – сила реакции опоры, =- – вес тела, |
При движении твердого тела в жидкости или газе возникает силa вязкого трения. Сила вязкого трения значительно меньше силы сухого трения. Она также направлена в сторону, противоположную относительной скорости тела. При вязком трении нет трения покоя.
Сила вязкого трения сильно зависит от скорости тела. При достаточно малых скоростях Fтр ~ υ, при больших скоростях Fтр ~ υ2.
При этом коэффициенты пропорциональности в этих соотношениях зависят от формы тела.
Силы трения возникают и при качении тела. Однако силы трения качения обычно достаточно малы. При решении простых задач этими силами пренебрегают.
Модель. Движение по наклонной плоскости. |
Трение для детей | Трение | Типы сил Примеры
Трение — это сила, возникающая между двумя поверхностями, когда один объект трется о другой. Трение всегда работает против движения. Урок ниже, трение для детей, рассказывает о науке, лежащей в основе силы трения.
(Нажмите «Силы и движение», чтобы узнать о различных типах сил вокруг нас.)
Что такое трение?
Трение – это сила, возникающая между двумя поверхностями, когда они трутся или скользят друг о друга.
Как возникает трение при толкании чего-либо
Давайте узнаем больше об этом прямо сейчас, с Трением для детей.
Сила трения всегда действует в направлении, противоположном движению.
Итак, трение возникает, когда две поверхности немного прилипают друг к другу.
Трение всегда замедляет движущийся объект, потому что оно пытается предотвратить скольжение поверхностей друг по другу.
Например;
- Поверхность колес прилипает к дороге, когда колеса автомобиля катятся по земле. Сила трения действует между поверхностью колес и поверхностью дороги и замедляет автомобиль.
Как возникает трение при вождении
- Вы, наверное, замечали, как трудно толкать ящик по цементному полу. Это потому что; между поверхностью ящика и поверхностью пола действует трение, затрудняющее толкание ящика по полу.
Как возникает трение при толкании чего-либо
А теперь давайте посмотрим, как увеличивается и уменьшается трение в нашей повседневной жизни с помощью Friction for Kids.
Больше трения и меньше трения
Как вы думаете, где можно легко пройти? На шероховатой или гладкой поверхности?
Если вы не уверены в своем ответе, давайте зададим вопрос по-другому.
Как вы думаете, где вы можете легко ходить? В дороге или на льду?
Ответ, очевидно, будет в пути. Теперь, если вы думаете об этих двух поверхностях; поверхность дороги шероховатая, а поверхность льда гладкая.
Как большее или меньшее трение влияет на нас при ходьбе
Когда поверхности, соприкасающиеся друг с другом, шероховатые, возникает большее трение.
Когда соприкасающиеся поверхности гладкие, создается меньше трения.
Вот почему идти по дороге легче, чем по льду.
Чем шероховатее поверхность, тем больше трения.
стекло, лед
Чем ровнее поверхность, тем меньше трения.
наждачная бумага, бетон
Следовательно, большее или меньшее трение зависит от материалов, из которых сделаны две поверхности.
Другой пример;
Какая из двух задач, упомянутых ниже, трудна для выполнения?
Скольжение по неотполированному цементному полу в носках или скольжение по кафельному полу в носках.
Вы бы точно это испытали!
По неотшлифованному цементному полу в носках скользить вряд ли получится, а вот по кафельному полу можно.
Чем ровнее пол, тем быстрее вы сможете скользить. Очень тяжело скользить по очень шероховатой поверхности.
Как вы можете ходить по хорошо отполированным поверхностям, которые кажутся совершенно гладкими и почти не имеют трения?
Если вы посмотрите на эти отполированные до блеска поверхности в микроскоп, то увидите, что даже у них есть шероховатые края. Трение этих грубых краев вызывает трение, заставляющее вас ходить по гладким поверхностям.
Примеры полезного трения
Могут быть полезны как большее, так и меньшее трение.
Examples of more friction and examples of less friction
| Uses of Friction | |
More Friction | Less Friction |
Walking | Sledging |
Письмо | Катание на коньках |
Вождение | Скольжение 0179 |
Riding | Skiing |
Climbing | For moving parts of machines |
Examples of more friction
How can more friction be useful?
Ходьба
Вы не могли бы ходить без трения. Трение предотвращает скольжение подошвы вашей обуви по земле.
Примеры полезного трения: Нам нужно больше трения, чтобы легче ходить
Письмо
Как можно писать карандашом?
Когда вы пишете карандашом, трение стирает миллионы атомов углерода с кончика карандаша, оставляя на бумаге черный след.
Примеры полезного трения: Нам нужно больше трения, чтобы легко писать
Скалолазание
Если вы занимаетесь таким видом спорта, как скалолазание, часто полезно сделать трение как можно большим. Вот почему альпинисты используют ботинки с резиновой подошвой для лучшего сцепления, так как они создают большее трение.
Примеры полезного трения: Нам нужно больше трения, чтобы легче подниматься
Вождение или езда на велосипеде
Трение на дорогах
Управление автомобилем невозможно.
Шины сцепляются с дорогой за счет трения, что позволяет водителю или мотоциклисту управлять своей машиной или велосипедом.
Между шинами и дорогой должно быть большее трение, чтобы шины могли хорошо сцепляться с дорогой. Затем в машине:
- когда двигатель поворачивает колеса, автомобиль может двигаться вперед
- когда водитель поворачивает руль, автомобиль может поворачивать за угол
- когда водитель нажимает на тормоз, автомобиль может остановиться
Тормоза тоже работают за счет трения.
В следующем уроке «Трение для детей» показано, как работают тормоза за счет трения.
Помните тормозные колодки на своем велосипеде? Они нужны для замедления велосипеда во время езды. Для этого велосипедные тормоза используют трение. Резиновые прокладки прижимаются к ободам колес и вызывают трение, которое не дает колесам вращаться.
Точно так же на каждом колесе автомобиля имеется комплект тормозных колодок. Тормозные колодки давят на металлические диски, установленные за колесами, когда водитель нажимает на педаль тормоза.
Это создает трение между колодками и дисками, заставляя колеса замедляться.
Вождение с меньшим трением
Представьте, что вы идете по льдине! Это действительно сложно, так как меньше трения между вашей обувью и плитой льда. Так что, безусловно, вам нужна особая осторожность при ходьбе по скользкой поверхности.
Точно так же вождение становится опасным, если уменьшается трение между шинами и дорогой. Езда по мокрым и обледенелым дорогам требует особой осторожности, так как вода или лед действуют как смазка между шинами и дорогой и затрудняют торможение.
Ботфорты
Ботфорты
Вы когда-нибудь замечали резные узоры под своей обувью?
Ваш ответ должен быть утвердительным.
Итак, почему подошвы обуви украшены этими резными узорами?
Мы называем эти резные узоры под вашей обувью ступенями .
Ступени помогают вам ходить, не скользя и не скользя. Ступени делают подошву обуви более шероховатой, так что трение действует на землю, предотвращая скольжение или скольжение.
Балеринам нужно много скользить ногами. Вот почему балетки не имеют протектора.
Протекторы шин
Шины колес также имеют протекторы. Протекторы на шинах предотвращают занос во время движения. У транспортных средств, таких как тракторы, шины с глубоким протектором, потому что им приходится ездить по грязным полям. Вот почему колеса трактора большие, а их шины шероховатые, чтобы дать им дополнительное сцепление с грязью. Но обычная автомобильная шина застревает в грязи или крутится, не цепляясь за землю, поскольку ее колеса невелики, а шины не имеют глубоких протекторов.
Итак, помните;
Чем глубже гусеницы, тем сильнее они прилегают к земле.
Вот несколько примеров использования большего трения.
Запрещается управлять автомобилем с глубиной протектора шин менее 1,6 мм.
Рисунок канавок на шине предназначен для отвода воды из-под шины.
Тепло трения
Что бы вы почувствовали, если бы быстрее потерли руки?
Если вы еще этого не сделали, у вас есть шанс! Потрите руки быстрее и посмотрите, как вы себя почувствуете.
Да, вы определенно чувствуете, как ваши руки становятся теплее. Это происходит из-за тепловой энергии, выделяемой трением. Мы называем это теплотой трения .
Тепло от трения иногда полезно. Когда ваши руки замерзнут, вы можете потереть их друг о друга и согреть.
Трение между движущимися частями может привести к перегреву механизмов. Это приводит к быстрому износу деталей. Кроме того, в некоторых случаях это может привести к пожару.
Это пример проблем, вызванных трением.
Уменьшение трения
Примеры уменьшения трения
Чем может быть полезно уменьшение трения?
Итак, как можно уменьшить трение движущихся частей машин?
Как известно, когда движущиеся части машин трутся друг о друга, они быстро изнашиваются от трения. Машина тоже тормозит. В качестве решения машины необходимо смазывать маслом или консистентной смазкой. Смазка снижает трение. Хорошо смазанная машина работает более плавно и служит дольше.
Вот почему масло заливается в автомобильный двигатель, чтобы уменьшить трение между движущимися частями.
Кроме того, колеса часто используются для уменьшения трения.
Другие способы уменьшения трения
- Лыжники натирают лыжи, чтобы уменьшить трение. Кроме того, лыжи сделаны гладкими и узкими, чтобы уменьшить трение. Это позволяет лыжникам легко скользить по снегу.
Примеры меньшего трения – Нам нужно меньше трения для катания на лыжах
Примеры меньшего трения – Нам нужно меньше трения для катания на коньках
Примеры меньшего трения – Нам нужно меньше трения для катания на санках
Примеры меньшего трения – сковороды с антипригарным покрытием
Знаете ли вы?
Космическая ракета может продолжать полет с постоянной скоростью при выключенных двигателях. Это потому, что в пространстве нет трения, которое могло бы его замедлить. Скорость ракет может постепенно меняться, так как на них влияет гравитация ближайшей планеты.
Надеюсь, вы узнали много нового о трении, прочитав этот урок «Трение для детей».
Автор: K8School 9:13 утра
Сила трения — что такое трение?
В этой статье вы узнаете определение трения, законы трения, виды и эффекты трения, преимущества и недостатки трения или силы трения.
Когда твердое тело скользит по другой твердой поверхности, всегда возникает сопротивление движению. Сопротивление называется трением. Таким образом, трение — это сопротивление, которое возникает, когда две поверхности соприкасаются и движутся друг относительно друга.
ЗАКОНЫ ТРЕНИЯ
- Трение препятствует движению.
- Не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.
- Зависит от характера поверхностей.
- Сила трения F пропорциональна нормальной реакции Н
Сила трения между объектом и поверхностью равна постоянному числу, умноженному на силу, с которой объект действует непосредственно на поверхность. Постоянное число называется коэффициентом трения между двумя материалами. Сила, с которой объект действует непосредственно на поверхность, называется нормальной силой и обозначается аббревиатурой 9.0534 Н.
В случае ровной поверхности нормальная сила равна весу объекта. т. е. N = W = Mg
ТИПЫ ТРЕНИЯ
- Статическое трение – это трение возникает между неподвижными объектами.
- Скольжение или динамическое трение. Этот тип трения существует между двумя объектами, когда они движутся относительно друг друга.
ПОСЛЕДСТВИЯ ТРЕНИЯ
Трение служит обществу как преимуществом, так и недостатком. Вы когда-нибудь задумывались, почему шины нашего автомобиля имеют резьбу? Это для тяги.
ПРЕИМУЩЕСТВА ТРЕНИЯ
- Эффект трения позволяет нам безопасно ходить, бегать и управлять автомобилем, мотоциклами и велосипедами.
- Трение между гвоздями и деревом предотвратит выскальзывание гвоздя и удержит здание на ногах.
- Трение между спичкой и спичечным коробком позволяет спичке загореться при ударе по ней.
- Затачивание лезвия ножа напильником или точильным камнем возможно благодаря трению.
- Трение помогает тормозной системе нашего автомобиля функционировать.
НЕДОСТАТКИ ТРЕНИЯ
- Трение препятствует движению и поэтому замедляет его.
- Вызывает постепенный износ деталей машины, когда они трутся друг о друга, что снижает эффективность машины.
- Вызывает нагрев.
СНИЖЕНИЕ ТРЕНИЯ
Почему Трение практически невозможно устранить, его можно значительно уменьшить. Два основных способа уменьшить трение:
- Через смазку деталей машин.
Смазка в виде масла или смазки при нанесении между двумя соприкасающимися поверхностями уменьшает шероховатость между ними. Это предотвращает чрезмерное выделение тепла, которое могло бы привести к износу.
- За счет использования роликов или шарикоподшипников .
Ролики или шарикоподшипники иногда прикрепляются к основанию некоторых тяжелых машин, чтобы облегчить движение такой машины. Это также помогает силе трения между этими объектами и землей.
Отказ от ответственности «Обратите внимание, что информация, представленная на этом веб-сайте, предназначена только для общего ознакомления.
