Урок физики по теме «Сила трения». 7-й класс

• Валлерштейн Галина Георгиевна, учитель физики

Разделы: Физика

Класс: 7

---

Цели урока:
— дать понятие силы трения, причины возникновения, формулы, силы  и  виды сил трения
— создать условия для формирования познавательного интереса, активности учащихся
— способствовать развитию конвергентного мышления
— формирование коммуникативного общения

Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook

Метод ведения урока: беседы и использование интерактивного комплекса Smart Board Notebook

2 слайд
Сила трения
Сила, возникающая при взаимодействие поверхности одного тела с поверхностью другого тела, когда тела неподвижные, либо перемещаются относительно друг друга, называется силой трения

3 слайд
Виды трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения.

4 слайд

Сила реакции опоры численно равна весу тела.

5 слайд
Трение покоя
Сила трения покоя препятствует относительному смещению соприкасающихся тел. Она растет вместе с силой, стремящейся сдвинуть тело с места.

6 слайд
Трение скольжения
Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная в сторону, противоположную движению, называется силой трения скольжения.

7 слайд
Трение качения
Если тело катится по поверхности другого тела, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения.

8 слайд
Сравнение сил трения скольжения, качения и веса тела     
P > F тр. пок > F тр. ск > F тр. кач

9 слайд
Роль силы трения при ходьбе
В отсутствии трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле.

10 слайд
Движение по скользкой поверхности
Ходить по льду нелегко, т.

к. трение, возникающее между поверхностью льда и подошвой обуви, мало.

Как можно облегчить хождение по скользкой поверхности?

11 слайд
Смазка
При наличии смазки соприкасаются не сами поверхности тел, а ее соседние слои. Трение между слоями жидкости слабее, чем между твердыми поверхностями.

12 слайд
Подшипники
Внутреннее кольцо подшипника насаживают на вал, который при вращении не скользит, а катится на шариках или роликах.

13 слайд
Воздушная подушка
Воздушная подушка – область повышенного давления воздуха между основанием машины и опорной поверхностью, которая препятствует их непосредственному контакту.

Презентация

11.07.2014

определение, график, изменение силы трения

Трение покоя и трение скольжения: определение

Определение 1

Сила трения покоя — сила, возникающая между двумя соприкасающимися телами и препятствующая относительному движению.

Трение покоя возникает, если на тело воздействуют внешние силы, пытающиеся вывести тело из состояния покоя, сдвинуть его относительно другого тела. Сила трения покоя приложена к данному телу в плоскости соприкосновения и направлена против движения, которое должно было бы возникнуть.

На рисунке ниже изображено направление и место приложения силы трения покоя. Черным обозначена приложенная к телу внешняя сила, красным — сила трения покоя.

 

Если под действием внешних сил тело, покоящееся на плоскости, сдвинулось и начало скользить по поверхности, то сила трения покоя перестает воздействовать на него, а на тело начинает действовать сила трения скольжения.

Определение 2

Сила трения скольжения — сила, возникающая между контактирующими телами, движущимися относительно друг друга.

Для того чтобы движение началось и тело сдвинулось с «мертвой точки», нужно приложить немного большее усилие, чем для дальнейшего равномерного движения. Это значит, что при равномерном скольжении сила трения скольжения немного меньше максимальной силы трения покоя.

Приближенно можно считать, что они равны. При равномерном прямолинейном скольжении по горизонтальной поверхности модуль силы трения скольжения равен модулю силы, своим действием вызывающей движение тела.

При скольжении на каждое из соприкасающихся тел действует своя сила трения. Как и сила трения покоя, сила трения скольжения параллельна плоскости соприкосновения тел и направлена противоположно скорости относительного движения тела.

Почему появляется сила трения

Возникновение силы трения связано с двумя причинами.

1. Шероховатости на поверхности соприкасающихся тел. Даже ровные на вид поверхности имеют шероховатости, которыми они цепляются друг за друга, что создает силу, препятствующую движению.
2. Поверхности отполированных или идеально гладких тел при соприкосновении расположены ближе, чем поверхности, имеющие неровности. При тесном контакте молекулы соприкасающихся тел находятся близко друг от друга и начинают притягиваться. Это затрудняет относительное движение.

Как найти силу трения покоя: формула, максимальная величина

Модуль силы трения покоя равен модулю приложенной внешней силы и увеличивается или уменьшается одновременно с увеличением или уменьшением этой силы.

Формула 1

|Fтр|=|F|

где Fтр — сила трения покоя,

F — приложенная внешняя сила.

Максимальная величина силы трения покоя

Существует максимальная или предельная сила трения покоя, которая по величине равна внешней силе, необходимой, чтобы вывести тело из состояния равновесия. Если приложить к телу силу меньше предельной силы трения покоя, то тело не сдвинется.

Если приложенная сила больше предельной силы трения покоя, то тело начнет двигаться и сила трения покоя перестанет действовать на тело. Поэтому сила трения покоя не может быть больше предельной величины.

График силы трения покоя

 

На графике ось х — внешняя сила, стремящаяся вывести тело из равновесия, ось у — сила трения. На первом этапе с увеличением внешней силы растет сила трения покоя, в этот период тело покоится. Сила трения покоя растет до максимума — предельного значения. Затем, вместе с небольшим падением значения силы трения, тело начинает скользить.

На этом этапе на тело будет действовать уже не сила трения покоя, а сила трения скольжения. При этом, если тело скользит равномерно, она будет иметь постоянное значение (горизонталь на графике).

От чего зависит сила трения покоя

Максимальная величина силы трения покоя зависит от массы покоящегося тела и характеристик соприкасающихся поверхностей, и не зависит от площади соприкосновения тел.

Формула 2

|Fтр. макс|=μ|N|

где Fтр. макс — максимальная сила трения покоя,

N — сила нормальной реакции опоры (для покоящегося на горизонтальной поверхности тела равна силе тяжести, действующей на тело, или силе давления тела на плоскость, N=Р=mтелаg),

μ — коэффициент пропорциональности или коэффициент трения.

Коэффициент трения покоя μ характеризует две соприкасающиеся поверхности и зависит от материалов, из которых они изготовлены, а также от качества обработки поверхности. Обычно 0<μ<1.

Сила трения покоя на наклонной плоскости

Для силы трения на наклонной плоскости также справедлива формула Fтр=μN.

На тело, находящееся на наклонной плоскости, действуют три силы: сила тяжести G, равная mg, сила нормальной реакции опоры N и сила трения Fтр.

Если тело покоится:

Формула 3

|Fтр→|=|mg→+N→|

Сложив силы mg→ и N→ получим равнодействующую силу F→, стремящуюся привести тело в движение и направленную вниз, вдоль наклонной плоскости, F→=mg→+N→. При этом F=mg·sinα, а N=mg·cosα, где α — угол наклона плоскости. Следовательно:

Формула 4

Fтр=μN=μmg·cosα

Кроме того на тело может действовать приложенная внешняя сила — Fвн. В этом случае за F принимают равнодействующую силы тяжести, силы нормальной реакции опоры и приложенной внешней силы F→=mg→+N→+Fвн→.

Примеры решения задач

Задача 1

Дано: на наклонной поверхности, расположенной под углом 20° лежит деревянный куб, на него действует сила трения покоя величиной 0,68 Н.

Найти: силу тяжести, действующую на куб.

Решение:

Куб покоится, это значит, что сумма всех действующих на него сил равна нулю: mg·sinα-Fтр=0. Откуда mg=Fтрsinα.sin20°≈0,34.

mg=Fтрsin20°=0,68 Н0,34=2 Н.

Ответ: на куб действует сила тяжести 2 Н.

Задача 2

Дано: на верстаке лежат стальной предмет весом в 4 кг и деревянный предмет весом в 2 кг; чтобы подвинуть стальной предмет, нужно приложить силу 20 Н; коэффициент трения между предметом из дерева и верстаком в два раза меньше, чем коэффициент трения между стальным предметом и верстаком.

Найти: максимальные величины силы трения покоя для стального и пластикового предметов.

Решение:

1. Максимальная сила трения покоя для предмета из стали равна силе, которую нужно приложить, чтобы сдвинуть его с места. Fmax1=20 Н.
2. Из формулы Fтрения=μ·m·g выразим коэффициент μ. μ=Fтренияm·g.
3. Коэффициент трения для стального предмета μ1=F1m1·g.
4. Коэффициент трения для деревянного предмета μ2=F2m2·g.
5. μ2=½μ1, следовательно, F2m2·g=F1m1·g·12.
6. 2F2m2·g=F1m1·g.
7. 2F2m2=F1m1.
8. 2F2=F1·m2m1.
9. F2=F1·m22m1=20 ·22·4=5(Н).

Ответ: максимальная сила трения покоя для стального предмета 20 Н, для деревянного предмета — 5 Н.

Определение, причины, типы, факторы, влияющие на трение

0

Сохранить

Скачать публикацию в формате PDF

Трение — это сила, которая не позволяет твердым поверхностям, слоям жидкости и элементам материала, скользящим друг относительно друга, двигаться в одном направлении с приложенной силой. Сила трения действует на контактные поверхности двух твердых тел, намеревающихся двигаться или находящихся в состоянии движения. Давайте сначала поймем силы физики, чтобы узнать больше о значении трения.

В физике четыре вида сил считаются фундаментальной основой различных взаимодействий, происходящих во всей вселенной, начиная от движения галактики, химических реакций, сил внутри атома и заканчивая радиоактивным распадом. Эти силы объясняют, почему в первую очередь существуют самые знакомые понятия, такие как трение и нормальные силы.

В этой статье мы подробно изучим, что такое трение, его виды, причины и применение. Мы также изучим факторы, влияющие на трение, и последствия трения с помощью часто задаваемых вопросов.

Трение

Начнем с примера; если мяч катится по полу, придавая ему скорость. Через некоторое время шарик перестает двигаться сам по себе и приходит в состояние покоя без приложения к нему какой-либо внешней силы. Здесь в игру вступает трение. Сопротивление, оказываемое между поверхностью пола и мячом, представлено единственной силой, то есть трением.

В общем, трение определяется как сила, противодействующая качению или скольжению объекта или поверхности по другому объекту или поверхности. Сила трения всегда действует в направлении, противоположном движению. Электромагнитное притяжение между заряженными частицами двух контактирующих поверхностей вызывает трение. Ходьба, бег, письмо, скольжение, катание на коньках, движение транспортных средств, торможение транспортных средств, вбивание гвоздя в стену и т. д. возможны только благодаря трению.

Типы трений

Трение в основном делится на четыре типа:

• Статическое трение
• Ограничение трения
• Кинетическое или динамическое трение
• Жив. когда одно тело стремится двигаться по поверхности другого, но фактическое движение еще не началось, называется трением покоя. Статическое трение представляет собой саморегулирующуюся силу, поскольку оно само зависит от приложенной силы и всегда равно чистой внешней силе.

  Предельное трение

  Если приложенная сила увеличивается, сила трения также увеличивается. Когда приложенная сила превышает определенное значение, тело начинает двигаться. Это максимальное значение трения, до которого тело не движется, называется предельным трением. Предельное трение всегда действует в направлении, противоположном тому, в котором тело находится на грани движения над другим.

  Кинетическое трение

  Когда сила, приложенная к телу, превышает предельное трение и приводит тело в состояние движения, при этом условии трение, действующее на тело против направления движения, называется кинетическим трением.

  Кинетическое трение также делится на две категории:

  • Трение скольжения
  • Трение качения

  Давайте подробно обсудим эти типы.

  Трение скольжения

  Трение скольжения считается самым простым для понимания типом трения, поскольку концепция становится понятной из самого названия. Когда одно тело скользит по поверхности другого тела, противодействующая сила действует в направлении, противоположном движению скольжения, которое называется трением скольжения. Например, движение плоского блока по горизонтальному столу, трение рук, скольжение ребенка по горке в парке развлечений и т. д. являются наиболее распространенными примерами трения скольжения.

  Трение качения

  Когда такие объекты, как колесо, кольцо, диск, цилиндр или сфера, катятся по поверхности, сила, противодействующая движению качения тела по поверхности, называется трением качения. Трение качения возникает из-за рассеяния энергии, необходимой для деформации соприкасающихся объектов. Трение качения всегда прямо пропорционально нормальной реакции N и обратно пропорционально радиусу (r) тела качения.

  \(F_{rolling}=\mu_rN\)

  \(µ_r\) называется коэффициентом трения качения.

  Что следует помнить при изучении трения качения:

  • Скорость точки контакта относительно поверхности все время остается равной нулю, хотя центр тела качения движется вперед.
  • Отсутствие трения между контактными поверхностями при прокатке.
  • Трение качения считается довольно малым по сравнению с трением скольжения. Следовательно, тяжелые грузы транспортируются путем размещения их на колесах или тележках.

  Жидкостное трение

  Сила, противодействующая противоположному движению двух слоев жидкости или относительному движению слоев жидкости, называется трением жидкости. Проще говоря, жидкостное трение определяется как вязкость жидкости, сопротивляющаяся движению слоев жидкости относительно друг друга. Обычно под вязкостью также понимают удельное сопротивление и толщину или разреженность жидкости.

  Вода считается жидкой с наименьшей вязкостью, что также указывает на то, что трение жидкости между различными слоями воды наименьшее по сравнению с любой высоковязкой жидкостью.

  Жидкостное трение также действует на объект в обратном направлении, если объект движется над каким-либо слоем жидкости.

  Причины трения

  Сила трения действует между двумя поверхностями и сопротивляется относительному движению объектов, содержащих эти поверхности. Следовательно, основные причины трения можно описать через три основные причины, связанные с поверхностью объектов:

  • Молекулярная адгезия
  • Шероховатость поверхности
  • Деформация

  Когда два материала сближаются, между ними действует молекулярная сила, называемая адгезией. Когда материалы достаточно абразивны, чтобы вызвать значительное истирание, шероховатость поверхности становится фактором трения. Деформации или вспахивание создают большую часть сопротивления движению, когда один или несколько материалов относительно мягкие.

  Факторы, влияющие на трение

  Трение в основном вызывается неровностями соприкасающихся поверхностей. Следовательно, характеристики поверхности влияют на трение множеством способов:

  • Гладкость поверхности напрямую влияет на силу трения. Соприкасающиеся гладкие поверхности имеют малое трение между собой, так как меньше сцепляющее и электростатическое притяжение между частицами поверхностей.
  • Когда шероховатые поверхности соприкасаются, сила трения, действующая между ними, будет большой, так как в этом случае сцепление поверхностей велико.
  • Величина силы трения также зависит от веса и величины силы, приложенной к поверхности объекта.

  Эффекты трения

  Эффекты трения:

  • • Трение вызывает износ механических частей автомобилей и транспортных средств. По этой причине смазочные материалы используются для сглаживания поверхностей тормозов, сцеплений или колодок транспортных средств.
    • Тепло выделяется из-за силы трения, действующей между двумя поверхностями. Следовательно, он помогает согреть тело в холодное время.
    • Трение также является причиной воспламенения. Он преобразует кинетическую энергию в тепловую и помогает разжечь огонь с помощью камней, просто потирая их друг о друга.
    • Трение является причиной потери мощности в машинах.
    • Разгону и торможению в транспортных средствах также способствует трение через шестерни и тормоза.

  Использование силы трения

  Сила трения является одной из наиболее важных сил, ответственных за различные повседневные действия:

  • Писание на бумаге
  • Ходьба по дороге
  • Чистка зубов 2090 2090
  • 6
  • 6
  • 6 Работа ластика
  • Полет воздушного змея
  • Резка овощи или фрукты
  • Полет птиц или самолета
  • Плавание в воде
  • Фиксирование гвоздь на стене
  • на мотоцикле или на автомобиле
  • . Надеюсь, эта статья была полезна для вашей подготовки к экзамену. Вы также можете ознакомиться с различными интересными темами по физике. Получите помощь от экспертов в Testbook, чтобы подготовиться к экзаменам с выборочными учебными материалами, пробными тестами и ценными идеями, которые помогут вам получить более высокие оценки на экзамене. Загрузите бесплатное приложение Testbook и получите эксклюзивные предложения прямо сейчас.

    Часто задаваемые вопросы о трении

    В.1 Что такое трение?

    Ans.1 Трение — это сила, которая сопротивляется качению или скольжению объекта или поверхности по другому и всегда действует в направлении, противоположном движению.

    Q.2 Что такое статическое трение?

    Ответ 2 Противодействующая сила, действующая на тело, когда оно стремится двигаться по поверхности другого тела, но фактическое движение еще не началось, называется трением покоя.

    Q. 3 Что вызывает трение?

    Ответ 3 Молекулярная адгезия, шероховатость поверхности и деформация являются основными причинами трения.

    Q.4 Что такое трение качения?

    Ans.4 Когда такие предметы, как колесо, кольцо, диск, цилиндр или сфера катятся по поверхности, сила, противодействующая движению тела по поверхности, называется трением качения.

    В.5 Что такое жидкостное трение?

    Ans.5 Сила, противодействующая противоположному движению двух слоев жидкости или относительному движению слоев жидкости, называется трением жидкости.

    Скачать публикацию в формате PDF

    Читать больше сообщений

    Октагон: изучите различные типы с формулой, свойствами и примерами Законы, причины, коэффициент и примеры
    Энергия связи ядер: определение, этапы расчета и кривая энергии связи на нуклон
    Значение Log 4 с основанием 10 и основанием e с решенными примерами

    Определить нормальную силу.

    Каково его отношение к трению, когда трение ведет себя просто?

    Literature guidesConcept explainersWriting guidePopular textbooksPopular high school textbooksPopular Q&ABusinessAccountingEconomicsFinanceLeadershipManagementMarketingOperations ManagementEngineeringBioengineeringChemical EngineeringCivil EngineeringComputer EngineeringComputer ScienceElectrical EngineeringMechanical EngineeringLanguageSpanishMathAdvanced MathAlgebraCalculusGeometryProbabilityStatisticsTrigonometryScienceAdvanced PhysicsAnatomy and PhysiologyBiochemistryBiologyChemistryEarth ScienceHealth & NutritionNursingPhysicsSocial ScienceAnthropologyGeographyHistoryPolitical SciencePsychologySociology

    Learn

    Напишите

    плюс

    Log In

    Физика колледжа

    1 -е издание

    ISBN: 9781938168000

    Автор: Пол Питер -Уроне, Roger Hinrichs

    Publisher: OpenStstax 2

    : OpenStstax2. См. похожие книги

    College Physics

    Дополнительные применения законов Ньютона: трение, сопротивление и эластичность. 1CQ

    Глава 5, Задача 1CQ

    Определить нормальную силу. Каково его отношение к трению, когда трение ведет себя просто?

    Что такое нормальная сила и ее связь с трением?

    Сила в перпендикулярном направлении к поверхности известна как «нормальная сила». Сила трения прямо пропорциональна нормальной силе и математически выражается как

      f=мкН

    Нормальная сила:

    Нормальная сила — это сила, действующая перпендикулярно поверхности, с которой контактирует объект.

    Сила трения:

    Сила трения противодействует относительному движению между контактирующими системами. Сила трения всегда присутствует между существующими системами. Сила трения всегда действует в направлении, противоположном движению.

    Величина силы трения прямо пропорциональна нормальной силе, математически она выражается как – нормальная сила

    Вывод:

    Сила трения стремится противодействовать относительному движению систем.