практическая работа сила трения | Методическая разработка по физике (9 класс) на тему:

Практическая работа «Измерение коэффициента трения скольжения»

Цель работы: определить коэффициент трения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке, используя формулу Fтр = = μN.

Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок; деревянная линейка; набор грузов.

С помощью динамометра измеряют силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила равна по модулю силе трения Fтp, действующей на брусок. С помощью того же динамометра можно найти вес бруска с грузом. Этот вес по модулю равен силе нормального давления N бруска на поверхность, по которой он скользит. Определив, таким образом, значения силы трения при различных значениях силы нормального давления, необходимо построить график зависимости Fтр от N и найти среднее значение коэффициента трения.

Порядок выполнения работы

1. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.

2. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Замерьте при этом показание динамометра.

3. Взвесьте брусок и груз.

4. К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.

По результатам измерений заполните таблицу:

Измеряемая величина	Брусок с одним грузом	Брусок с двумя грузами	Брусок с тремя грузами
Вес бруска с грузами, Н
Сила трения при скольжении на широкой грани, Н
Коэффициент трения
Сила трения при скольжении на узкой грани, Н
Коэффициент трения

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления.

6. Повторите измерения, перечисленные в п. 4 положив брусок на узкую грань. Результаты измерений занесите в таблицу.

7. По новым данным постройте график зависимости модуля силы трения от модуля силы нормального давления.

Ответьте на вопрос:

1. Зависит ли коэффициент трения скольжения от площади опоры тела?

---

Практическая работа «Измерение коэффициента трения скольжения»

Цель работы: определить коэффициент трения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке, используя формулу Fтр = = μN.

Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок; деревянная линейка; набор грузов.

С помощью динамометра измеряют силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила равна по модулю силе трения Fтp, действующей на брусок. С помощью того же динамометра можно найти вес бруска с грузом. Этот вес по модулю равен силе нормального давления N бруска на поверхность, по которой он скользит. Определив, таким образом, значения силы трения при различных значениях силы нормального давления, необходимо построить график зависимости Fтр от N и найти среднее значение коэффициента трения.

Основным измерительным прибором в этой работе является динамометр. Динамометр имеет погрешность Δд =0,05 Н. Она и равна погрешности измерения, если указатель совпадает со штрихом шкалы. Если же указатель в процессе измерения не совпадает со штрихом шкалы (или колеблется), то погрешность измерения силы равна ΔF =  0,1 Н.

Порядок выполнения работы

1. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.

2. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Замерьте при этом показание динамометра.

3. Взвесьте брусок и груз.

4. К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.

По результатам измерений заполните таблицу:

Измеряемая величина	Брусок с одним грузом	Брусок с двумя грузами	Брусок с тремя грузами
Вес бруска с грузами, Н
Сила трения при скольжении на широкой грани, Н
Коэффициент трения
Сила трения при скольжении на узкой грани, Н
Коэффициент трения

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления.

6. Повторите измерения, перечисленные в п. 4 положив брусок на узкую грань. Результаты измерений занесите в таблицу.

7. По новым данным постройте график зависимости модуля силы трения от модуля силы нормального давления.

Ответьте на вопрос:

1. Зависит ли коэффициент трения скольжения от площади опоры тела?

ФИЗИКА

ФИЗИКА

Сила тяжести Сила трения Сила Архимеда

Взаимодействие тел

Сила тяжести

Решение:

F=mg

F=

Ищем силу тяжести

Дано:

m=

kgs

g=

H/кг

F-?

Решение:

m=F/g

m=

Ищем массу тела

Дано:

F=

kgs

g=

H/кг

m-?

Теоритические

сведения

Сила тяжести, действующая на тело, находящееся на поверхности Земли равна массе тела, умноженной на постоянную Сила тяжести — сила (Fт), с которой Земля притягивает к себе тело, равная произведению массы (m) тела на коэффициент пропорциональности (g) — постоянную величину для Земли.

Здесь F – сила тяжести, m – масса, g — ускорение свободного падения.

Единица измерения силы – Н (ньютон).

Из-за того, что Земля имеет сплюснутую форму, то есть её радиус не везде одинаков, ускорение свободного падения меняется в зависимости от географической широты, от 9,832 на экваторе до 9,78 на полюсах. 9,8 – его среднее значение.

Сила тяжести действует на тело, имеющее опору или подвес. Если тело их не имеет, то есть находится в состоянии свободного падения, то говорят, что тело находится в невесомости. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.

Сила трения

Решение:

F=Nk

F=

Ищем силу трения

Дано:

N=

H

k=

F-?

Решение:

N=F/k

N=

Ищем силу сопротивления

Дано:

F=

H

k=

N-?

Теоритические

сведения

Трение — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. По-другому называется фрикционным взаимодействием. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией.

Трение главным образом имеет электронную природу при условии, что вещество находится в нормальном состоянии. В сверхпроводящем состоянии вдалеке от критической температуры основным «источником» трения являются фононы, а коэффициент трения может уменьшиться в несколько раз

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

Трение скольжения

— сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.

Трение качения

— момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.

Трение покоя

— сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

Сила Архимеда

Решение:

F=qgV

F=

Ищем силу Архимеда

Дано:

q=

g=

V=

F-?

Теоритические

сведения

Закон Архимеда формулируется следующим образом:

на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объёме погруженной части тела. Сила называется силой Архимеда:

F=qgV

q— плотность жидкости (газа), g — ускорение свободного падения, а V — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плавает на поверхности (равномерно движется вверх или вниз), то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.

Тело плавает, если сила Архимеда уравновешивает силу тяжести тела. Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться с поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна.

Что касается тела, которое находится в газе, например в воздухе, то для нахождения подъёмной силы нужно заменить плотность жидкости на плотность газа. Например, шарик с гелием летит вверх из-за того, что плотность гелия меньше, чем плотность воздуха.

Закон Архимеда можно объяснить при помощи разности гидростатических давлений на примере прямоугольного тела.ся в невесомости. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.

Сила трения — определение, формула, типы, примеры и часто задаваемые вопросы

Сила трения — это противодействующая сила, когда две поверхности соприкасаются друг с другом, чтобы двигаться либо в одном, либо в противоположных направлениях. Поскольку трение — это сила, которая противодействует или сопротивляется движению объекта, который вступает в контакт и скользит друг относительно друга. Следовательно, сила трения является контактной силой. Трение – это сила, всегда противодействующая движению. Силы трения в основном зависят от текстуры поверхности объектов, которые соприкасались друг с другом, и от силы, действующей на них. Силы трения подразделяются на четыре различных типа: трение качения, скольжения, статическое и кинетическое трение. Еще одним важным видом трения является жидкостное трение.

Сила трения

Сила трения — это сила, возникающая, когда две поверхности соприкасаются друг с другом и скользят друг по другу.

Эти силы в основном зависят от шероховатости поверхности и величины силы, необходимой при их сочетании. На объем силы трения влияют угол и положение объекта. Силы притяжения являются основной причиной трения между объектами.

 

Сила трения между двумя поверхностями всегда действует противоположно приложенной силе, как показано на рисунке выше. Текстура поверхности и величина силы, прижимающей их друг к другу, оказывают большое влияние на силу трения. Положение и угол объекта влияют на силу трения. Сила трения равна массе предмета, когда он прижат к другому предмету. Когда мы прижимаем предмет к поверхности другого предмета, сила трения увеличивается и превышает вес толкаемого предмета.

Формула силы трения

Максимальную силу трения, действующую на объект со стороны поверхности, можно легко рассчитать по следующей формуле:

• µ — коэффициент трения, а
• F _норма относится к нормальной силе, действующей на указанный объект, заданной как F = mg (где m — масса, а g — ускорение свободного падения).

Единица силы трения

• Единица силы трения кг. м/с ² или Ньютон (Н).
• Размерная формула силы трения [M L T ^-2 ].

Факторы, влияющие на силу трения

Величина силы трения зависит от следующих факторов, перечисленных ниже:

• Текстуры поверхности и величина силы, сталкивающей их вместе, оказывают большое влияние на эти силы.
• Величина силы трения зависит от положения и угла наклона объекта.
• Сила трения будет равна весу предмета, если его положить на другой предмет.
• Сила трения увеличится и превысит вес предмета, если предмет будет прижат к поверхности.

Однако сила трения между двумя поверхностями не зависит от фактической площади контакта.

Типы сил трения

Ниже приведены два основных типа сил трения, основанные на типе контактирующего материала:

Сухое трение

Когда два твердых тела вступают в контакт, как во время их движения (кинетическое трение), так и когда их нет, возникает реакция, известная как сухое трение (статическое трение).

Нормальная сила, приложенная между твердыми телами, определяет величину трения как в статическом, так и в кинетическом отношении. Различные коэффициенты трения используются для представления взаимодействия различных материалов. Отсюда следует, что при заданной нормальной силе между двумя веществами одни вещества оказывают большее сопротивление движению, чем другие.

В зависимости от типа движения между двумя объектами сила трения может быть классифицирована как:

Статическая сила трения – Статическое трение представляет собой величину сопротивления, которая существует между объектом и поверхностью, на которой он стоит. Основное условие перемещения объекта, покоящегося на поверхности, заключается в приложении силы, превышающей силу трения, создаваемую поверхностью. Другое его название — , предельная сила трения . Статическое трение включает в себя такие вещи, как ходьба, скалолазание и другие действия.

Сила кинетического трения — Когда коробка скользит, возникает кинетическое трение за пределами точки прихода движения. Когда есть кинетическое трение, нормальная сила между коробкой и поверхностью, умноженная на кинетический коэффициент трения, будет равна величине силы трения, противодействующей движению. Хотя он также опирается на два соприкасающихся объекта, кинетический коэффициент трения почти всегда меньше статического коэффициента.

Сила трения качения – Трение качения определяется как сопротивление, возникающее, когда одно тело вынуждено катиться по поверхности другого. По сравнению с кинетическим трением оно значительно меньше. Некоторые из применений, в которых можно легко увидеть трение качения, включают роликовые коньки, шарикоподшипники и т. д.

Сила трения скольжения — Когда один объект перетаскивается по поверхности другого, возникает трение скольжения. По сравнению со статическим трением оно слабее. Примеры трения скольжения включают перетаскивание блока, который находится на столе, письмо, игра на слайде и т. д.

Трение жидкости

Вещество, которое может течь и принимать форму сосуда, в котором оно хранится, называется жидкостью. Жидкостное трение — это термин, обозначающий сопротивление, которое жидкость или газ оказывают движущемуся объекту. Следовательно, говоря простыми словами, сила трения, создаваемая жидкостями, называется трением жидкости.

Сила сопротивления воздуха или сила сопротивления – это термин, используемый для описания силы трения, создаваемой воздухом. Жидкостное трение затрудняет ходьбу по бассейну с водой в разгар шторма.

Примеры силы трения

Вот несколько примеров из реальной жизни, когда мы сталкиваемся с различными типами силы трения, а именно: Трение скольжения. Величина трения между объектом и поверхностью уменьшается за счет льда, отложившегося на земле или земле. Отсутствие трения на поверхности позволяет предметам на ней легко скользить и скользить.

Ходьба – Ходить можно только при наличии силы трения между землей и ногами. Поскольку трение является контактной силой, оно существует между точками пересечения. Это помогает в создании прочной связи между ногой и землей. Чтобы продолжить, у вас должен быть надежный контакт. Поскольку сила, действующая на землю, равна и противоположна силе трения, создаваемой землей, в этой ситуации также действует третий закон движения Ньютона.

Скалолазание — Сила, которая имеет тенденцию препятствовать способности альпиниста двигаться по скале, может ощущаться, когда он это делает. Сила трения — это термин, данный этой силе. Скалолазание зависит от трения, чтобы создать надежное сцепление между ногами или руками альпиниста и поверхностью скалы. Он помогает взобраться на скалу и удерживает руки и ноги альпиниста от соскальзывания.

Трение рук – Трение скольжения иллюстрируется трением рук друг о друга. Сила, противодействующая этому движению рук, активируется, когда они соприкасаются друг с другом. Сила трения — это сила, противодействующая движению, которая действует в направлении, противоположном направлению движения рук, и это то, что создает тепловую энергию.

Часто задаваемые вопросы о силе трения

Вопрос 1: Определение силы трения.

Ответ:

Сила трения возникает, когда две поверхности соприкасаются друг с другом и скользят друг по другу.

Вопрос 2: Какие факторы влияют на силу трения?

Ответ:

На силу трения больше всего влияют два важных фактора:

• Природа двух соприкасающихся поверхностей и
• Природа силы, действующей на эти поверхности.

Вопрос 3: Как рассчитать силу трения?

Ответ:

Сила трения можно рассчитать с помощью следующей формулы:

F ​​ _FRICT = µ × F _Норма

, где

344444444444. Crict , и 
• F _норма относится к нормальной силе, действующей на указанный объект, заданной как F = mg (где m — масса, а g — ускорение свободного падения).

Вопрос 4: Какова единица силы трения?

Ответ:

Единицей силы трения в системе СИ является кг.м/с ² или Ньютон (Н).

Вопрос 5: Объясните, как смазка уменьшает силу трения между объектами?

Ответ:

Смазочные материалы покрывают дефекты поверхности в местах контакта. Таким образом, трение уменьшается, когда движущиеся объекты соприкасаются со смазкой.

Вопрос 6: Приведите два примера силы трения.

Ответ:

Ниже приведены два примера силы трения:

• Человек может ходить только при наличии силы трения между землей и ногами. Поскольку трение является контактной силой, оно существует между точками пересечения. Это помогает в создании прочной связи между ногой и землей.
• Сила, препятствующая движению альпиниста по скале, может ощущаться, когда он это делает. Сила трения — это термин, данный этой силе.

Вопрос 7: Как рассчитывается максимальное статическое трение?

Ответ:

Максимальная сила трения покоя равна произведению коэффициента трения покоя на нормальную силу, действующую на объект.

Вопрос 8: Какова работа силы трения?

Ответ:

Работа силы трения всегда отрицательна.

Похожие статьи

• Типы трения
• Различие между статическим и динамическим трением
• Давление

0 ньютоновская механика 10 0 0 трения 90 спросил 1 год, 11 месяцев назад

Изменено 1 год, 11 месяцев назад

Просмотрено 122 раза

$\begingroup$

Итак, у меня возник вопрос относительно формулы силы трения (которая выглядит следующим образом: $F=\mu N$, где $\mu$ — коэффициент трения, а $N$ — нормальная сила между объектами и $F$ это сила трения),

Вопрос:

Является ли формула для расчета силы трения просто приближением, потому что в основном трение на атомном уровне связано с закономерностями, верно?

Таким образом, физически невозможно рассмотреть каждую неравномерность и придумать простую формулу, подобную этой.

PS: Это первый вопрос, который я когда-либо задавал при обмене стеками, поэтому, пожалуйста, простите меня, если это глупый вопрос или что-то в этом роде $\endgroup$

$\begingroup$

Вы правы. Формула $f=\mu N$ действительно является приближенной. У любого материала будут недостатки.

Однако во многих случаях приведенная выше формула дает «довольно хорошее» описание того, что происходит.

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Формулы трения (статического и кинетического) основаны на эмпирических моделях трения, то есть моделях, основанных на наблюдениях и экспериментах. Так что да, это приблизительные значения.

Для более подробного обсуждения см.: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frict2.html#kin

Надеюсь, это поможет.