Открытая Физика. Сила трения

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. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

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).

Сила трения покоя (υ = 0). F→тр=- F→упр

Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения (F_тр)_max. Если внешняя сила больше (F_тр)_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).

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 N→.F_тр = (F_тр)_max = μN.

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).

Силы трения при скольжении (υ ≠ 0). N→ – сила реакции опоры, P→=- N→ – вес тела, Fтр=μN

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 F_тр ~ υ, при больших скоростях F_тр ~ 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.

Движение по наклонной плоскости





Смотрите также: Математика, Английский язык, Химия, Биология, Физика, География, Астрономия.
А также: библиотека ЭОРов и образовательный онлайн-сервис с тысячами интерактивных работ «Облако знаний».

Урок по физике » Сила трения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               

 

 

 

 

 

 

 

                                                   7класс       Физика

                          

                               Тема:  «Трение. Сила трения»

Цели урока:

Дидактические: создать условия для усвоения нового учебного материала, используя новые информационные технологии и элементы технологии  «Сотрудничества».

Образовательные: Познакомить учащихся с явлением трения, сформировать понятие « сила трения», рассмотреть виды трения, экспериментально установить, от чего зависит сила трения, выяснить причины возникновения силы трения.

Развивающие:  развивать качественную сферу учащихся, логическое мышление.  Формировать умение экспериментировать, пользоваться приборами: анализировать, сравнивать результаты опытов.

Воспитательные: прививать культуру умственного труда, бережное отношение к приборам и оборудованию.

ТИП урока: урок усвоения новых знаний.

Вид урока: комбинированный

Форма проведения: путешествие

Технология: личностно – ориентированная.

Модули: 7 модулей программы

Оборудование: компьютер, мультимедийная презентация « Сила трения»,                       « Мир без трения», игрушечный автомобиль, песок, деревянный брусок, стеклянные пластины, динамометр.

                            

                                                      ХОД УРОКА

1 Организация урока. Психологический настрой учащихся на урок.

Психологическая минутка

Прозвенел звонок для нас

Встали все у парт красиво

И с гостями поздоровались учтиво

Тихо сели, спины прямо

Все тихонечко вздохнём

И урок сейчас начнём.

«Круг радости» — пожелания друг другу

Деление на группы «Стикеры»

……Приглядывайтесь к облакам,

Прислушивайтесь к птицам,

Притрагивайтесь к родникам –

Ничто не повторится. За мигом миг, за часом час

Впадайте в изумленье

Всё будет так и всё- не так

Через одно мгновенье.

В дорогу мы возьмём багаж:

Учебник, ручку, карандаш

Тетрадь и знаний саквояж.

Мотивационное начало урока: Постановка проблемных вопросов.

Вы когда – нибудь задумывались, «почему мел оставляет след на доске?»( когда прижимают мел к доске, создают большую силу трения, которая и отрывает частички мела и оставляет след на доске)

—- Какую роль играет слюна при глотании пищи? ( роль смазки, уменьшается сила трения и легче глотать)

—-Для чего иголки тщательно полируют? ( уменьшают силу трения, и тогда легче шить)

 А какое физическое явление помогает вам удалить ластиком нежелательный рисунок сделанный карандашом в тетради? ( Трение)

На эти вопросы мы сможем ответить, изучив  материал .

С явлением трения вы знакомы с детства.

 В походе мы говорим « НЕ натрите ноги». В школе « сотрите с доски»,  «утрите слёзы».

Вы наверно уже поняли о чём сегодня пойдёт речь , о силе трения.

Запишите в тетрадях тему урока « Трение. Сила трения»    Слайд (королевство силы трения)

…….В некотором царстве, в физическом государстве жила была « Сила трения». Она была очень доброй по отношению к людям , но иногда она показывала своё негативное отношение к природе. Сегодня мы с вами посетим это государство. Мы познакомимся с силой трения, установим причины возникновения силы трения, выясним, от чего зависит сила трения, и чему она равна

. Слайд Цели урока)   И отправимся мы туда на автомобиле.

( Слайд Атомобиль  )Садимся и поехали. ( учитель на демонстрационном столе приводит в движение автомобиль)

Вопросы группам:

—-Ребята,  какие тела взаимодействуют при движении автомобиля?

—-Что произошло со скоростью автомобиля?

—-Почему автомобиль остановился? ( возникает трение, поверхности трутся друг о друга и тело тормозит)

—-Как направлена сила трения ( в противоположную сторону).

Итак: Сила трения – это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к телу, и направленная против движения.

Слайд Что такое Сила трения

Каковы причины возникновения силы трения. Чтобы выяснить от чего зависит сила трения, проведём опыт

Групповая работа:

Опыт №1 Возьмите лист бумаги и карандаш. Проведите на листе карандашом любую линию. А теперь то же самое попробуйте сделать на стекле. Что вы наблюдаете?

На бумаге остался след от карандаша, а на стекле нет

Поверхность бумаги шероховатая, как и у грифеля карандаша. А стекло гладкое. При движении карандаша по бумаге происходит скалывание частей карандаша о неровности бумаги, они остаются на  бумаге. На стекле таких неровностей нет. Значит в чём причина трения: шероховатость поверхностей соприкасающихся тел.

Опыт №2 Прижмите друг к другу посильнее 2 стёклышка и попробуйте перемещать одно относительно другого. Шероховатостей ведь нет , а что –то мешает. Притяжение молекул взаимодействующих тел.

Итак: причины  возникновения силы трения: шероховатость поверхностей соприкасающихся тел,  притяжение молекул взаимодействующих тел. (Слайд) (Дети объясняют опыты)

Ребята в природе существует 3 вида трения: Трение скольжения, трение качения, трение покоя.( Слайд)

Если одно тело скользит по поверхности другого тела, то возникает сила трения скольжения ( санки и лыжи по льду) Слайд рисунок

Если тело катится по поверхности другого тела , то возникает сила трения качения ( перекатывание брёвен, движение колёс автомобиля Слайд рисунок

Сила, возникающая между покоящимися телами называется силой трения покоя.( бантик в волосах у девочек, гвозди в стене) Слайд

Сила – это физическая величина. А это значит, её можно измерить с помощью динамометра.

Чтобы измерить силу трения скольжения деревянного бруска по дереву, надо прикрепить к нему динамометр и равномерно двигать динамометр с бруском. На брусок действует 2 силы: сила упругости, направленная вперёд и сила трения направленная против движения. Так как эти силы равны, то динамометр показывает силу упругости равную по модулю силе трения.

Сила трения зависит от веса тела. Чем больше вес, тем больше сила трения

Чтобы определить силу трения нужно вес тела умножить на коэффициент трения.       Fтр = µ*m*g    (  Слайд формула, таблица )       

 В таблице №4 даны значения коэффициента трения скольжения для различных материалов.

Продолжим наше путешествие. Заглянем в творческую мастерскую. Ребята, а вы знаете, что в этой загадочной стране силу трения постоянно изменяют. Её то уменьшают , то увеличивают. Давайте попытаемся узнать об этом поподробнее. А познакомит нас с этим Магистр точных наук этого королевства Ахмадулина Гюзаль.

В природе и технике трение имеет большое значение. Трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, например, в гололёд посыпают дороги и тротуары песком. Для увеличения сцепления между шинами колёс и дорожным полотном дороги покрывают асфальтом, бетоном, щебёнкой. Во многих случаях трение вредно и с ним приходится бороться. Например, во всех машинах из – за трения нагреваются и изнашиваются детали. Чтобы уменьшить силу трения, между деталями помещают смазку. При наличии смазки соприкасаются не сами поверхности, а слои жидкости.

Каково же значение силы трения в природе и в жизни человека. А познакомит нас с этим Магистр точных наук Домарацкая Карина. Сила трения играет большую роль в жизни человека и животных. Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы начать движение. Колёса, вращаясь, проскальзывали бы, а автомобиль продолжал бы стоять на месте.    У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания ( усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных) Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения трения. В жизни многих растений трение играет положительную роль. Например: лианы, хмель, горох, бобы благодаря трению цепляются за любые опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Таким растениям , как репейник, трение помогает распространять семена, имеющие колючки с небольшими крючками на концах. Семена же гороха и ореха своей шарообразной форме и малому трению качения, перемещаются легко сами. Во всех случаях мы должны быть благодарны силе трения: она даёт нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и ручки упадут на пол, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

А сейчас ребята я вас приглашаю пройти в кинозал для просмотра видеоролика « Мир без трения».

А сейчас я предлагаю отдохнуть в литературной  гостиной. Рассмотрим проявление сил трения в природе. В приведённых примерах определите, какая сила трения действует на тело. Вопросы группам:

Слайд

В зимние сумерки нянины сказки

Саша любила. Поутру в салазки

Саша садилась, летела стрелой

Полная  счастья с горы ледяной

                                                         Н. А Некрасов ( сила трения скольжения)

 

Вдоль опушки Вова едет

На своём велосипеде

И везёт варенье

Всем на угощенье ( сила трения качения)

 

Хоть тяжело подчас в ней бремя,

Телега на ходу легка;

Ямщик лихой, седое время

Везёт не слезет с облучка  А.С Пушкин ( сила трения качения)

 

Кошка за Жучку

Жучка за внучку

Внучка за бабку

Бабка за дедку

Дедка за репку

Тянут – потянут, а вытянуть не могут.  (сила трения покоя)

 

Каждый из вас постоянно решает житейские тесты. Вот и сейчас вам предстоит разрешить некоторые проблемы, с которыми вы сталкиваетесь дома.

                             Житейские тесты. СЛАЙД

——-Дверцы шкафа в Вовиной комнате стали скрипеть. Вова смазал петли маслом и скрип прекратился. Какое явление он использовал.

 

——Андрей увидел, что мама никак не может снять перстень с пальца, и посоветовал ей намылить палец. Мама  приняла совет, и перстень легко снялся. На чём основано Андрея предложение?

Руслан собрался в поход на велосипеде. Но педали плохо крутились, и он смазал их машинным маслом. Зачем он это сделал?

 

——Из окна Акмарал увидела, что перед дверью их дома образовалась ледяная дорожка. Она вышла на улицу и посыпала лёд песком .Почему она так сделала?

 

——Когда выпал первый снег, папа Андрея ста менять летнюю автомобильную резину, на зимнюю. У зимних шин рисунок протектора был глубже, а так же на них были шипы. Андрей спросил у отца, зачем меняют шины у автомобиля? Что ответил ему отец?

 

Но, а мы покидаем королевство «Силы трения», и на выходе нас ждёт испытание. Госпожа Сила трения предлагает вам, выполнить тест, проверить ваш уровень усвоения новой темы. Групповая работа:

                                           

 

ТЕСТ  Слайд

1) Санки скатываются с горы. Какой вид силы трения действует на сани?

П) сила трения качения

У) сила трения скольжения

В) сила трения покоя

 

2)В гололедицу тротуары посыпают песком. При этом сила трения подошв обуви о лёд…….

С) увеличивается

Д) не изменяется

Е) уменьшается

3) Как направлена сила трения при движении тела?

А) по движению

П) против движения

Н) не имеет направления

4) При смазке трущихся поверхностей сила трения……..

И) не изменяется

Е) уменьшается

У) увеличивается

5) Электровоз, двигаясь равномерно, тянет железнодорожный состав силой 150кН. Чему рана сила трения?

К) 15 кН

Л) 300кН

Х) 150кН

Таблица ответов. (слайд)

Проверим ответы. КТО получил кодовое слово «успех»

 

Наше путешествие подошло к концу.

Подведение итога урока: Рефлексия. Формативное оценивание.

1 Ребята понравился ли вам урок?

2 Нравится ли вам предмет «физика»?

3 Как вы думаете, пригодятся ли вам полученные сегодня знания в жизни?

4 кто в дальнейшем свяжет свою жизнь с физикой?

5 А какие вы знаете профессии связанные с этой темой?                                            6 Чьи ответы вам запомнились?

7 Кому бы вы поставили сегодня оценку «5», а кому «4

8 Кто сегодня отвечал слабо? Таких у нас сегодня, нет.  Все отвечали хорошо .Молодцы. Спасибо за урок.

 

Руководство по изучению трения | Inspirit

Инструменты для творчества скоро появятся, чтобы вдохновить!

Присоединяйтесь к списку рассылки, чтобы узнать, когда мы запустимся.

Физика

Общая физика

Силы и законы движения Ньютона

Учебное пособие по трению

Шринити Махадеван

HS-PS2-1

Трение всегда препятствует движению объекта. Чем выше коэффициент трения (μ), тем больше трение между двумя поверхностями.

Содержание

Допустим, вы отправились в поход с друзьями на выходных. По пути к кемпингу ваша группа натыкается на ручей с множеством мокрых камней, и вы поскользнулись, когда случайно наступили на один из них. Ближе к вечеру становится холодно, и вы потираете руки, чтобы согреться, прежде чем ваш друг воспользуется кремнем и ножом, чтобы разжечь костер. Как вы думаете, что общего между всеми этими событиями? Нет, это не ты; это трение! 😀

Источник

ЧТО ТАКОЕ ТРЕНИЕ?

Проще говоря, трение — это сила сопротивления, возникающая между двумя соприкасающимися поверхностями, когда они движутся мимо друг друга. Элементарные задачи в учебниках по физике часто игнорируют трение при расчетах; однако трение является доминирующей силой в реальном мире. Это помогает вам ходить по земле, а отсутствие трения является причиной того, что вы скользите на мокром полу.

Трение между двумя поверхностями выделяет тепло, поэтому вы потираете руки, когда вам холодно. Трение также может генерировать тепло, достаточно интенсивное, чтобы расплавить предметы.

ЧТО ВЫЗЫВАЕТ ТРЕНИЕ?

• Трение возникает из-за микроскопических неровностей на двух контактирующих друг с другом поверхностях.
• Какими бы гладкими ни казались поверхности на ваш взгляд, у них есть пики и впадины, которые сталкиваются и переплетаются, создавая силу сопротивления на микроскопическом уровне.
• Чем больше шероховатость поверхностей, тем сильнее будет трение между ними.
• Важно понимать, что сила трения действует противоположно приложенной силе, вызывающей движение.

Источник

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТРЕНИЕ

Два фактора определяют трение между поверхностями:

• Коэффициент трения (μ): Коэффициент трения относится к шероховатости или гладкости поверхностей, находящихся в контакте друг с другом . Значение μ зависит от нескольких факторов, таких как гладкость отдельных поверхностей, влажность и природа материала. Величина µ различна для разных видов трения.

• Нормальная сила: Второй фактор — это нормальная сила, действующая на поверхности, которая прижимает верхнюю поверхность к нижней поверхности. В простой системе нормальная сила создается весом объектов.

Математически силу трения можно рассчитать как:

F (трение)= мкФ (нормальный)

Нормальная сила, действующая на тело, находящееся на плоской поверхности, будет весом объекта.

ТИПЫ ТРЕНИЯ

Два основных типа трения:

1. СТАТИЧЕСКОЕ ТРЕНИЕ

Статическое трение – это тип трения между поверхностями, когда они находятся в состоянии покоя относительно друг друга. Если вы когда-либо пытались толкать тяжелую коробку по полу, вы бы заметили, что требуется некоторое усилие, прежде чем коробка начнет скользить. Это сила трения покоя.

2. ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ

Этот тип трения возникает, когда коробка начинает скользить по полу. Вы также заметите, что статическое трение больше, чем трение скольжения.

Источник

Двумя другими типами трения являются трение качения и жидкостное трение.

• Трение возникает, когда две соприкасающиеся поверхности скользят друг по другу.
• Факторы, влияющие на трение, включают коэффициент трения (μ) и нормальную силу.
• Трение всегда противодействует движению и действует в направлении, противоположном приложенной силе.

Часто задаваемые вопросы:

1. Какой силой является сила трения?

Трение — это сила сопротивления, возникающая между двумя соприкасающимися поверхностями, когда они движутся мимо друг друга.

2. Как трение влияет на нашу повседневную жизнь?

Без трения все будет скользить. Мы можем ходить благодаря трению между нашими ногами и землей; мы можем хватать объекты из-за трения между нашей кожей и поверхностью объекта. Автомобильные шины и тормоза также работают на трении.

Мы надеемся, что вам понравился этот урок, и вы узнали что-то интересное о Трение ! Присоединяйтесь к нашему сообществу Discord, чтобы получить ответы на любые вопросы и пообщаться с другими студентами, такими же, как и вы! Обещаем, это делает учебу намного веселее! 😎

ИСТОЧНИКИ:

1. Трение. https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-physics-flexbook-2.0/section/3.2/primary/lesson/friction-phys/. По состоянию на 22 февраля 2022 г.
2. Какая фундаментальная сила стоит за трением? По состоянию на 22 февраля 2022 г.
3. Трение. https://ncert.nic.in/textbook/pdf/hesc112.pdf. По состоянию на 22 февраля 2022 г.
4. Виды трения. https://byjus.com/physics/types-of-friction/. По состоянию на 22 февраля 2022 г.
5. Трение. https://byjus.com/physics/friction/. По состоянию на 22 февраля 2022 г.

Сила и трение — веб-формулы

Сила:
Сила определяется как изменение величины скорости объекта или изменение направления его движения. Сила может изменить форму и размер объектов.

Сила, которая не изменяет состояние объекта, называется уравновешенной силой. Сила толкания и сила трения, действующие на объект, уравновешены, и на него не действует результирующая внешняя сила, поэтому объект движется с постоянной скоростью.

Сила трения – это сила, возникающая между двумя соприкасающимися поверхностями и направленная всегда в направлении, противоположном давлению.

Сила, действующая на объект и приводящая его в движение, называется неуравновешенной силой. Неуравновешенная сила вызывает изменение скорости объекта или изменение направления объекта. Если неуравновешенная сила полностью устранена, объект будет продолжать двигаться с той скоростью, которую он приобрел до этого момента.

Движение объекта впервые было описано Галилеем на примере катания шариков по наклонной плоскости. Он пришел к выводу, что тела движутся с постоянной скоростью, когда на них не действует никакая сила, скорость тела увеличивается, когда оно скатывается по наклонной плоскости, и уменьшается, когда оно поднимается вверх.

Ньютон изучил идеи Галилея о силе и движении и представил три фундаментальных закона движения. Эти три закона известны как законы движения Ньютона.

Закон движения Ньютона:
Первый закон движения формулируется следующим образом: объект остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если к нему не принуждают изменить это состояние под действием приложенной силы.

Первый закон движения:
Все объекты сопротивляются изменению своего состояния движения. Они имеют тенденцию оставаться в покое или продолжать двигаться с той же скоростью. Это называется инерцией, а первый закон движения также известен как закон инерции.

Инерция определяется как тенденция объекта оставаться в покое или двигаться до тех пор, пока на него не подействует внешняя сила. Объект с большей массой имеет большую инерцию. Масса объекта является мерой его инерции.

Первый закон движения указывает, что когда на объект действует неуравновешенная внешняя сила, его скорость изменяется и увеличивается.
Ньютон ввел свойство, объединяющее массу объекта и его скорость, и назвал его импульсом.

Импульс (p) объекта определяется как произведение его массы (m) и скорости (v).

  p = mv

Единица импульса в системе СИ – килограмм-метр в секунду или кг-м/с
Импульс имеет как направление, так и величину. Изменение импульса определяется величиной силы и скоростью изменения импульса.

Второй закон движения:
Второй закон движения гласит, что скорость изменения количества движения объекта пропорциональна приложенной неуравновешенной силе в направлении силы.

Второй закон движения измеряет действие силы на объект как произведение его массы и ускорения.

Предположим, что объект массой (m) движется прямолинейно с начальной скоростью (u). Он равномерно ускоряется до скорости (v) за время (t) за счет приложения постоянной силы (F) в течение всего времени (t). Конечный и начальный импульс объекта будет равен
. р ₁ = мю
p ₂ = mv

Изменение импульса p ∞ p ₂ -р ₁ ∞ мв-мю ∞ м (в-у)
Скорость изменения количества движения ∞ м (v-u)/t
Или приложенная сила, F ∞ м (v-u)/t
F = K м (v-u)/t
F = K m a   (a = v-u/t — ускорение)
К = константа
F = ма
СИ единица силы = кг м с ² или Ньютон

Первый закон движения можно математически сформулировать из математического выражения для второго закона движения.
F = ма
F = m [(v-u)/t]
Ft = мв-мю
Теперь, если F = 0, v = u для любого времени, то объект будет продолжать двигаться с постоянной скоростью (u) в течение всего времени (t).
Если u равно нулю, то v также будет равно нулю. То есть объект останется в покое.

Третий закон движения:
Третий закон движения гласит, что когда один объект воздействует на другой объект, второй объект немедленно оказывает обратное воздействие на первый объект. Эти две силы всегда равны по степени, но противоположны по направлению. Эти две противоположные силы также известны как силы действия и противодействия, а закон известен как третий закон Ньютона или законы действия и противодействия.
Силы действия и противодействия всегда равны по величине, но не могут вызывать одинаковое ускорение, потому что каждая сила действует на разные массы и разные объекты.

Расчеты:
Пример-1: Сила трения всегда противоположна ………..
а) оперативная группа
б) Уравновешенная сила
в)  Толкающая сила
d)  Нет

Ответ: Сила трения – это сила, возникающая между двумя соприкасающимися поверхностями и направленная всегда в направлении, противоположном давлению.