Сила трения графическое изображение: Тест. Графическое изображение сил. Силы трения — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Графическое изображение силы. Сложение сил

Сложение сил. Графическое изображение сил.

«Если вы в этом разберетесь, как следует,

вы лучше сможете следить за ходом моей

мысли при изложении дальнейшего»

Майкл Фарадей

Смысл этой фразы в том, что нельзя оставлять за спиной какие-то неясности в пройденном материале, иначе потом будет ещё сложнее.

В данной теме будет идти речь о сложении сил. В предыдущих темах было показано, что существуют разные силы, которые могут действовать на тело одновременно. Сила тяжести – это сила, с которой Земля притягивает все находящиеся на ней тела. Вследствие этой силы возникает ещё одна сила, которая называется весом тела. Вес тела действует на опору или подвес. В теле, которое деформируют (или пытаются деформировать) возникает сила упругости, стремящаяся вернуть тело в исходное положение.

Когда тело покоится на той или иной опоре, то силу тяжести уравновешивает сила упругости, и поэтому тело не изменяет свою скорость.

Что значит, уравновешивает? Это значит, что силы тяжести и упругости имеют одинаковый модуль, но направлены в противоположные стороны. В итоге, так называемая равнодействующая сила (или результирующая сила) равна нулю. Итак, равнодействующая сила – это сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил. Сила упругости и сила тяжести действуют на тело одновременно и уравновешивают друг друга, то есть, в конечном итоге, не производят никакого действия

. Именно поэтому, равнодействующая сила равна нулю.

Если две абсолютно одинаковых машины связать тросом и заставить их ехать в разные стороны, то ни одна из них не сдвинется с места.

Причина та же самая – равнодействующая сила равна нулю, поскольку силы, с которыми машины действуют на трос, равны по модулю и противоположны по направлению. Если заменить одну из машин, на более мощную, то она сможет сдвинуться с места.

В этом случае, равнодействующая сила уже не будет равна нулю. Она будет равна разности между большей и меньшей силой. Направление равнодействующей силы будет в сторону, в которую направлена большая сила.

Что будет происходить, если силы направлены в одну и ту же сторону? Равнодействующая сила будет равна сумме модулей этих сил. Например, если в телегу запрячь не одну, а две лошади, то они будут тянуть телегу сильнее. Равнодействующая сила будет равна сумме сил обеих лошадей.

Рассмотрим, как графически изображать силы. В одной из прошлых тем упоминалось, что на рисунках и чертежах, стрелочки, которыми обозначают силы, рисуют пропорционально модулям этих сил. Вернёмся к примеру с машинами, и изобразим силу каждой из них графически. Итак, пусть зеленая машина развивает тягу, равную

F₁ = 15 кН, а красная машина – силу тяги, равную F₂ = 12 кН. Прежде чем изображать силы графически, необходимо выбрать удобный единичный отрезок: в приведенном случае удобно выбрать 3 кН. Тогда, длина стрелочки, изображающей силу тяги зеленого автомобиля должна быть равна 5 единичным отрезкам. Аналогично, длина стрелочки, изображающей силу тяги красного автомобиля должна быть равна 4 единичным отрезкам.

Равнодействующая сила будет равна 3 кН. Таким образом, на рисунке равнодействующая сила показана стрелочкой длиной в 1 единичный отрезок. Равнодействующая сила будет направлена в ту же сторону, что и сила

F₁, поскольку модуль силы F₁ больше модуля силы F₂.

Рассмотрим теперь другой пример: ежик массой 800 г держит на спине яблоко 300 г. Известно, что сила тяжести вычисляется по формуле

F_тяж = mg

И на ёжика, и на яблоко будет действовать сила тяжести. Сила тяжести, действующая на тело массой 100 г, равна 0,98 Н. Это значение можно взять за единичный отрезок.

Поскольку масса яблока втрое больше, чем 100 г, силу тяжести, действующую на яблоко, изображаем стрелочкой с длиной в 3 единичных отрезка. Тогда длина стрелочки, изображающая силу тяжести, действующую на ёжика должна быть равна 8 единичным отрезкам, поскольку масса ёжика в 8 раз больше 100 г.

Известно что, сила тяжести всегда направлена вертикально вниз. Тогда, равнодействующая сила, действующая на поверхность земли под ёжиком, будет равна сумме сил тяжестей, действующих на ёжика и на яблоко. Длина стрелочки, обозначающей равнодействующую силу должна быть равна 11 единичным отрезкам. Таким образом, модуль равнодействующей силы равен

R = 10,78 Н

Упражнения:

Задача 1. Пользуясь рисунком, найдите массу животных.

Решение

Задача 2. В тот момент, когда человек отталкивался от земли, чтобы прыгнуть, на него действовала результирующая сила, равная 40 Н и направленная вертикально вверх. Найдите модуль и направление силы, с которой человек оттолкнулся от земли в момент прыжка, если его масса равна 60 кг.

Задача 3. Один магнит закреплен под крышкой стола. Когда на стол положили второй магнит, он начал действовать на стол с силой, равной 3 Н, а когда его перевернули, он начал действовать на стол с силой 2,8 Н. Учитывая то, что магниты притягивались и отталкивались с одинаковой по модулю силой, найдите модуль этой силы.

Основные выводы:

– Результирующая (или

равнодействующая) сила – это сила, которая оказывает на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил.

– Результирующая сил, направленных по одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а её модуль равен сумме модулей составляющих сил.

– Результирующая сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а её модуль равен разности модулей составляющих сил. Если к телу приложены две силы равные по модулю и противоположные по направлению, то равнодействующая сила равна нулю.

§ 31-32 Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая всех сил. Сила трения

Просмотр содержимого документа
«§ 31-32 Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая всех сил. Сила трения»

«Графическое изображение силы. Сложение сил, направленных по одной прямой»

Слайд 5

Сила изображается с

помощью стрелки, так как это

векторная величина.

10H

F = 50 H

Слайд 6

Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил .

Слайд 7

По одной прямой в одну сторону

R = F 1 + F 2

Равнодействующая сил, направленных по одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а её модуль равен сумме модулей составляющих сил.

Слайд 8

По одной прямой в противоположные стороны

R = F 1 — F 2

Равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а её модуль равен разности модулей составляющих сил.

Слайд 9

Состояние равновесия

Если на тело действуют две силы равные по модулю и противоположные по направлению, то их равнодействующая равна нулю.

Силы могут уравновешивать друг друга, действуя не только вдоль одной прямой, но и в более сложных случаях.

Сложные системы в состоянии равновесия

«Сила трения»

Трение – это взаимодействие поверхностей соприкасающихся тел, препятствующее их относительному движению.

Сила трения — это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и препятствующая их относительному движению.

Fтр

Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем больше возникающая при этом сила трения.

Причины возникновения сил трения

Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел.(даже гладкие поверхности имеют микроскопические неровности и при скольжении зацепляются друг за друга и тем самым мешают движению.)

Причины возникновения сил трения

Межмолекулярное притяжение, действующее в месте контакта трущихся тел.

Примеры трения скольжения

Примеры сил трения качения

Для перемещения тяжелых грузов подкладывают под них круглые катки, чтобы уменьшить силу трения.

Примеры сил трения качения

По этой же причине люди стали использовать в транспорте колёса .

Изучение и сравнение методов измерения коэффициентов сухого трения

Перехватов Иван Алексеевич,

учитель физики
ГБОУ г. Москвы «Школа № 1547» Подразделение № 3 «Эврика-Огонек»
[email protected]

Греческое обозначение коэффициента трения μ (мю) знают даже поверхностно знакомые с увлекательным миром физики семиклассники. Всегда найдется ученик, который волей случая или по наитию, а может быть, в шутку произнесет эту букву протяжно, напомнив «знатокам» из профильного класса о тройственном проявлении сил сухого трения и трех соответствующих коэффициентах: коэффициенте максимальной силы трения покоя, коэффициенте трения скольжения и коэффициенте трения качения.

Первый из упомянутых – коэффициент максимальной силы трения покоя – в рамках школьной физики автоматически приравнивается к коэффициенту трения скольжения. Задача, связанная с сухим трением, решается в рамках упрощенной модели, противоречивость которой очевидна даже для младшего школьника. На вопрос, что легче: тащить тело или сдвинуть его с места – он обязательно ответит, что легче тащить, чем сдвинуть.

Обратить внимание на фактическую ситуацию с сухим трением покоя в рамках лабораторного практикума в профильном классе необходимо если не количественно, то качественно. Целесообразно и оправданно выявить и изучить закономерности режима трения покоя на границе с режимом трения скольжения, чтобы учащиеся, во-первых, понимали и принимали общепринятое упрощение с оговоркой, во-вторых, знали, когда необходимо учитывать действительное положение тел, а когда можно следовать принятой модели в рамках рассмотрения той или иной практической или теоретической задачи.

Конечно, указатель пружинного динамометра демонстрирует динамику силы сухого трения, и характерный максимум силы трения покоя в момент «срыва с места» отчетливо виден даже при проведении демонстрационного эксперимента. Интерес же представляет графическое изображение зависимости силы трения от приложенной силы с характерным пиком трения покоя и горизонтальной линией графика трения скольжения при движении с постоянной скоростью. Данный график строится при помощи цифрового датчика силы, а также устройства обработки и вывода результатов эксперимента (УИОД). Полученные таким образом числовые данные позволят с использованием закона Амонтона – Кулона вычислить значение коэффициента максимальной силы трения покоя и значение коэффициента трения скольжения. Сравнивая эти значения, учащиеся могут оценить степень упрощения в общепринятой модели.

Измерить коэффициент трения скольжения предлагается еще несколькими способами: а) изучая равномерное соскальзывание тела с наклонной плоскости – определение «через тангенс»; б) рассматривая равноускоренное соскальзывание тела с наклонной плоскости с использованием секундомера с магнитными датчиками движения; в) используя закон сохранения энергии, в котором сила трения скольжения останавливает тело, приведенное в движение нитью, связанной с растянутой пружиной динамометра, при этом работа силы трения до полной остановки тела численно равна потенциальной энергии растянутой пружины, вычислить которую помогут закон Гука и показания динамометра.

Силы трения покоя и скольжения осязаемы и измеряемы. Однако нетривиальным оказывается измерение силы трения качения и соответствующего этой силе коэффициента трения качения. Даже использование закона Амонтона – Кулона в качестве инструмента оценки порядка величины коэффициента трения качения сопряжено с рядом трудностей, которые не возникают, если речь идет о трении скольжения или покоя. В частности, расчет коэффициента трения качения методом равномерного скатывания с наклонной плоскости заслуживает разве что ироничной улыбки, так как угол оказывается исчезающе малым. Использование метода равноускоренного скатывания с наклонной плоскости неизбежно приводит к неутешительной необходимости учета момента инерции вращающегося вокруг оси симметрии скатывающегося тела. Простое решение этой задачи нашлось на площадке закона сохранения энергии, причем в буквальном смысле – тело плавно, без начальной скорости скатывается с короткого спуска площадки очень малой высоты на горизонтальный участок изучаемой поверхности, при этом первоначальный запас потенциальной энергии гравитационного взаимодействия к моменту остановки полностью исчерпывается отрицательной работой именно силы трения качения. Применяя закон Амонтона – Кулона для приближенной оценки коэффициента трения качения, потребуется измерить только высоту «горки» и дальность до места остановки, которая (на заметку) оказывается в сотни раз больше возвышения. Простой по исполнению метод потребует кропотливой подготовки: изучаемая поверхность, по которой будет катиться тело, должна быть исключительно плоской и горизонтальной, чтобы свести к нулю работу силы тяжести при горизонтальном качении тела до остановки.

Разрозненные по содержанию, методам и целям задания предлагаемой лабораторной работы целесообразно унифицировать по материальному признаку – материалу взаимодействующих поверхностей. Для этого нужно измерить коэффициенты максимальной силы трения покоя, скольжения и качения стандартизированного материала, например офисной бумаги. Нарезанные полоски легко крепятся на подопытный брусок и на горизонтальные поверхности скольжения; также не составит труда спирально, но не внахлёст обернуть бумажной полоской гладкую поверхность катящегося цилиндра, обрезав бумагу по торцам.

В данной лабораторной работе можно использовать и другие методы определения коэффициентов трения, не только предлагаемый стандартизированный материал. Учащиеся могут предложить на обсуждение и экспериментальную проверку свои способы, в частности, расчета коэффициента трения скольжения обуви о пол, бруска о стену и т.д., но главное – основная работа. Поэтому лишь в некоторые задания включена оценка погрешностей прямых и косвенных измерений – выборочно, с оглядкой на время выполнения основной работы и время для обсуждения предложений.

Теоретическое исследование силы сухого трения едва ли возможно, поскольку сила трения является результатом сложения огромного количества межмолекулярных сил, действующих на границе контакта двух тел. Сложность происходящих при этом процессов делает невозможным полное описание силы трения на языке классической механики. Тем не менее можно и нужно изучать данное явление и экспериментально выявлять различные эмпирические закономерности, которым подчиняется сухое трение.

Текст лабораторной работы (PDF)

Список литературы:

1. Мякишев Г.Я. Физика. Механика. 10 кл. Профильный уровень. М.: Дрофа, 2011. 496 стр.
2. Перышкин А.В. Физика 7 класс. М.: Дрофа, 2011. 224 стр.
3. Покровский А.А. Практикум по физике. М.: Учпедгиз, 1975. 224 стр.
4. Евграфова Н.Н. Курс физики. М.: Высшая школа, 1978. 487 стр.
5. Гурский И.П. Элементарная физика. М.: Наука, 1986. 448 стр.

Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Презентация к уроку по физике в 7 классе на тему «Сложение сил. Равнодействующая сил» | Презентация к уроку по физике (7 класс) по теме:

Слайд 1

Физика 7 класс Сложение сил. Равнодействующая сил.

Слайд 2

Заполните таблицу Физическая величина СИЛА Условное обозначение Единица измерения Способ измерения Прибор для измерения силы F Н Сравнение с другой известной силой Динамометр

Слайд 3

1. Закончите фразу: А. Сила тяжести – это … Б . Вес тела- это … В . Сила упругости — это ..

Слайд 4

2 . Запишите формулы: Сила тяжести Вес тела Сила упругости

Слайд 5

3 . Запишите единицы измерения : Сила тяжести Вес тела Сила упругости

Слайд 6

Как называются силы изображенные на рисунке? Сила тяжести Вес тела Сила упругости 1 2 3

Слайд 7

1. Закончите фразу: А. Сила тяжести – это сила, с которой Земля притягивает к себе тела Б . Вес тела- это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. В . Сила упругости — это сила, возникающая при деформации тел . Ответы на вопросы

Слайд 8

2 . Запишите формулы: Сила тяжести Вес тела Сила упругости F=m*g F=-k*x P=m*g

Слайд 9

3 . Запишите единицы измерения : Сила тяжести Вес тела Сила упругости 1H 1H 1H

Слайд 10

Силы можно изобразить на одном чертеже: F тяж. Р N

Слайд 11

Силы можно изобразить на одном чертеже: F упр Р F тяж

Слайд 12

“Если вы в этом разберетесь как следует, вы лучше сможете следить за ходом моей мысли при изложении дальнейшего”. Майкл Фарадей.

Слайд 13

Изобразите силы, действующие на физические тела.

Слайд 14

Какие силы действуют на монорельсовую дорогу? высотные здания? (Нью-Йорк)

Слайд 15

Почему воз и ныне там? 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.

Слайд 16

Какие силы действуют на самолёт?

Слайд 17

— познакомиться с понятием равнодействующей силы ; — научиться пользоваться правилами определения равнодействующей сил, направленных по одной прямой; — показать практическое значение учета всех сил действующих на тело Цели урока:

Слайд 18

Силу , которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называют равнодействующей этих сил.

Слайд 19

Сложение сил Модуль равнодействующей сил равен сумме модулей всех действующих сил, если они направлены вдоль одной прямой и в одну сторону . Направление равнодействую-щей в этом случае совпадает с направлением действующих сил. F = 5 Н + 3 Н = 8 Н ;

Слайд 20

Разность сил Модуль равнодейству-ющей сил равен разности модулей действующих сил, если они направлены вдоль одной прямой и в противоположные стороны . Направлена равнодействующая в этом случае в сторону большей по модулю силы. F = 3 Н – 2 Н = 1 Н

Слайд 21

Каково показание динамометров?

Слайд 22

Направление Рисунок Формула F=m a По одной прямой в одну сторону F 1 F F 2 По одной прямой в разные стороны F 1 F F 2 По одной прямой в разные стороны, равные друг другу F 1 F 2 Как найти равнодействующую сил? F = F 1 + F 2 F 1 + F 2 = m a F = F 2 — F 1 F 2 — F 1 = m a F = F 2 — F 1 = 0 а= 0

Слайд 23

Шкаф находится в покое. Значит, равнодействующая сил Fт и Fупр равна 0…

Слайд 24

1. Чему равна равнодействующая двух сил, приложенных к телу в точке А? А 8Н 5Н 3 Н

Слайд 25

2. Чему равна равнодействующая двух сил, приложенных к телу в точке А? А 4Н 2 Н 2 Н

Слайд 26

3. Чему равна равнодействующая трёх сил, приложенных к телу в точке А? Чему равно ускорение с которым движется тело. А 5Н 10 кг 3 Н 3 Н 5Н а = 0,5 м/с 2

Слайд 27

Что происходит с телом в результате действия сил? 10 Н 10 Н Равнодействующая равна 0 значит тело либо находится в покое, либо движется равномерно и прямолинейно.

Слайд 28

Так почему же воз и ныне там? Равнодействующая сил действующих на воз, равна нулю!!!

Слайд 29

Что вы узнали сегодня на уроке? 1. Что такое равнодействующая сил. 2. Как её находить. 3. Практическое значение учёта всех сил, действующих на тело.

Слайд 30

Задача Спортсмен равномерно спускается на парашюте. Какова сила тяжести, действующая на парашютиста вместе с парашютом? Сила сопротивления воздуха 800 Н. Ответ: 800 Н .

Слайд 31

Решите задачу Дед, взявшись за репку, развивает силу тяги до 600 Н, бабка до 100 Н, внучка до 50 Н, Жучка до 30 Н, кошка до 10 Н и мышка до 2 Н. Справилась бы с репкой эта компания без мышки, если силы, удерживающие репку, равны 791 Н? С каким ускорением полетит репка, если её масса 50 кг? Ответ : 792 Н, нет, 0,02 м/с 2 .

Слайд 32

Спасибо всем за урок!!!

Разработка урока «Сила трения», 7 класс

ФИО: Исаева Наталья Геннадьевна

Должность: учитель физики

Первая категория

Город Севастополь, ГБОУ СОШ № 61

Тема: Сила трения, 7 класс

Тип урока: Получение новых знаний.

Цель. Познакомить обучающихся с силой трения. Выяснить причины возникновения силы трения, возможности её уменьшения. Вывести понятия сила трения на основе организации поисково-исследовательской деятельности.

Задачи урока

Образовательные: объяснять причины трения, знать определение силы трения, уметь измерять силу трения, приводить примеры силы трения в природе, технике, быту.

Развивающие:уметь выдвигать гипотезы, анализировать наблюдаемые явления и делать выводы

Воспитательные: воспитывать положительную мотивацию в учении, культуру умственного труда, коммуникативных качеств личности школьника, инициативности, понимание значимости исследовательских методов для познания окружающего мира.

Планируемые образовательные результаты:

Предметные: знать понятие силы трения, причины возникновения трения, способы уменьшения и увеличения трения; уметь проводить классификацию сил трения; овладеть экспериментальными методами исследования в процессе самостоятельного изучения силы трения. значение силы трения в жизни человека, быту, технике.

Метапредметные:

Регулятивные: анализировать информацию и планировать свои действия при проведении эксперимента; прогнозировать возможный результат; уметь применять полученные знания для решения практических задач, обеспечения безопасности своей жизни;

Познавательные: устанавливать причинно-следственные связи; самостоятельно искать необходимую информацию в учебно-научной литературе; уметь выделять существенные признаки видов силы трения; уметь находить примеры использования силы трения.

Коммуникативные: уметь работать в паре, группе; уметь отстаивать своё мнение;

уметь представить полученные результаты.

Личностные: научиться самостоятельно приобретать новые знания и практические умения; понимать, что знание особенностей видов трения может помочь в жизни.

формирование способности объективно оценивать меру своего продвижения к цели урока.

Оборудование и дидактические материалы: динамометр, брусок небольшая доска с разной степенью обработки сторон, стеклянная пластина (длиной около 5 см), на каждой парте по 2 штуке, динамометр, брусок, небольшая полоска наждачной бумаги, набор грузов по 100 г каждый, таблицы для записи результатов экспериментов, инструкции по выполнению этих исследований (см. приложения).

Ход урока

Организационный момент.

Всем, всем добрый день.

Поиграем в игру «Микрофон настроения». Выразите в микрофон своё настроение, с которым вы пришли на урок. Что хотите получить от урока?

Молодцы, спасибо, начинаем урок! Будем работать все вместе и первый задание, сформулировать тему нашего урока! (Ответы учащихся).

Инструктаж по ТБ

Будьте внимательны и дисциплинированы, точно выполняйте указания учителя.

Не приступайте к выполнению работы без разрешения учителя.

Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.

Перед выполнением работы необходимо внимательно изучить ее содержание и ход выполнения.

Не подвешивайте к пружине динамометра слишком тяжелые предметы во избежание

порчи прибора.

По окончании работы наведите порядок на рабочем столе.

Не оставляйте рабочего места без разрешения учителя.

Постановка целей и задач урока.

Ну пробуем тогда решить задачку! На демонстрационном столе лежит брусок, давайте перечисли все силы, действующие на него.

-Сила тяжести и сила реакции опоры.

-А что мы знаем об этих силах?

-Знаем, что они уравновешивают друг друга.

-А что будет, если его толкнуть?

-Он начнет движение.

-А потом он то сделал?

-Остановился.

-Почему? (Мнения ребят). Приходим к выводу, что есть еще одна сила, которая мешает движению тела по столу.

И эту мешающую силу называют силой трения. Открыли тетради записали число и тему урока.

Давайте вспомним силы, которые мы уже знаем.

-Сила тяжести, сила упругости, вес тела.

-Молодцы! Главное каждая сила имеет закончите фразу…

-Точку приложения, величину и направление.

-Итак, сегодня помогам мне мы должны узнать, что такое ….

-Сила трения

-Точка приложения

-Направление

-Графическое изображение и обозначение

-Единицы измерения

-виды и причины её возникновения

-ну и самое главное, практическое применение. Поехали!

III. Изучение нового материала.

Когда возникает сила трения? (ответы ребят).

Запись в тетрадь. Сила трения возникает при движении одного тела по поверхности другого.

Представьте нам нужно сдвинуть это демонстрационный стол. Не получается, какая сила нам не даёт это сделать? Правильно, сила трения, которая возникла между поверхностью стола и пола.

Ребята, какую силу нам надо преодолеть? Конечно, силу трения.

Куда же приложена эта сила трения? Конечно, вдоль поверхности соприкасающихся тел.

Куда она направлена? Направлена против движения тела.

О бозначаем буквой Fтр

Единица измерения раз — это сила Ньютон.

Прибор для измерения силы трения – динамометр.

Вывод: Сила трения направлена в противоположную сторону движения, имеет точку приложения и измеряют ее динамометром.

Задание 1 на перевод единиц.

6 МН=

2,3 кН=

456мН=

0,98МН=

Рассмотрим виды трения и займемся наконец – то физическим экспериментом!

Положите брусок на наклонную плоскость, что наблюдаем? Хорошо, что при маленьком наклоне доски, брусок не движется и конечно ребята какая сила его держит? Сила трения, совершенно верно! И такую силу трения называют силой трения покоя. Трение покоя – своеобразный «страж» состояния покоя. Именно благодаря трению покоя предметы не скользят по поверхности стола, мебель – по поверхности пола. Нитки, из которых соткана наша одежда, каждая находится на своем месте, и ткань сохраняет свою целостность. Узлы не распускаются сами по себе, а наши ноги не скользят по поверхности земли. Но если мы продолжим увеличивать угол наклона, то на смену силе трения покоя придет сила трения скольжения. А теперь подложили карандашики под брусок, то он покатился по столу и, если измерим силу трения, она будет значительно меньше силы трения скольжения.

Итак, делаем вывод!

Выясним причины возникновения силы трения.

Опыт 1.

Опыт со стеклами: почему трудно разъединить стекла. (межмолекулярное притяжение). Взяли два стекла и прижали друг другу.

Опыт 2.

На рабочем столе у вас лежит наждачная бумага, протяните по ней наш брусок. (шероховатость поверхностей соприкасающихся тел).

Физкультминутка

3. Исследование

«Исследование зависимости силы трения от силы нормального давления».

Сила трения скольжения пропорциональна силе давления (силе реакции опоры):

Fтр=μN,

где μ — коэффициент пропорциональности, называется коэффициентом трения;

N – сила реакции опоры

N = P = mg.

Оборудование: каретка, набор грузов по 110 г (3 штуки), динамометр

Ход выполнения работы.

1. Определите цену деления шкалы динамометра.

2. Определите массу бруска. Подвесьте брусок к динамометру, показания динамометра — это вес бруска. Для нахождения массы бруска разделите вес на g. Принять g= 10 м/с2.

3. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку и, прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Запишите показания динамометра, это и есть величина силы трения скольжения.

4. Поставьте на брусок груз массой 100 г и снова повторите опыт. Показание динамометра запишите в таблицу.

5. Добавьте второй, третий грузы, каждый раз измеряя силу трения. С увеличением числа грузов растет сила нормального давления.

6. После вычисления необходимых величин, занесите их в таблицу.

№	Масса бруска, m1, кг	Масса груза, m2, кг	Общий вес тела (Сила нормального давления) Р, Н	Сила трения Fтр, , Н	коэффициентом трения μ
1.
2.
3.

Сделайте вывод: зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, и если зависит, то как? Чему равен коэффициент трения скольжения ?

Вывод: сила трения зависит от силы нормального давления.

Способы уменьшения силы трения:

1. заменить трение скольжения, трением качения

2. на гладкие поверхности трущихся тел нанести жидкую смазку

3. уменьшить силу давления.

IV. Закрепление

Ответим на вопросы!

Почему живую рыбу трудно удержать в руках? И неживую тоже?

Вязальные спицы и швейные иголки отполированы до блеска. Для какой цели нужна такая тщательная полировка? Почему ржавой иглой трудно шить?

Почему нагруженный корабль движется медленнее ненагруженного? Ответ: больше сопротивление воды, так как осадка нагруженного корабля больше.

Зачем в двигатель автомобиля наливают масло?

Зачем спортсмены-лыжники на лыжи наносят особую смазку?

Зачем подшипники колес и педалей велосипедов смазывают солидолом?

7. Итоги, домашнее задание

§39, Стр.172-178

8. Подведение итогов. Рефлексия (стадия рефлексии).

Н ичего не понял

Получил удовольствие

Удивился

Узнал что-то новое

Расстроился

Научился

Проведите стрелочки к тем утверждениям, которые соответствуют вашему состоянию в конце урока.

Порядок проведения вступительного испытания по физике

Вступительное испытание ориентировано на уровень знаний, определённый примерной программой вступительных экзаменов по физике, разработанной Министерством образования и науки РФ, на базе курса по физике для основной и полной средней школы.

Форма проведения вступительного испытания

Вступительный экзамен по физике проводится в виде письменной работы с применением дистанционных технологий (компьютерного тестирования) на платформе, определенной для проведения вступительного испытания (кроме направлений подготовки ВШТЭ).
Каждый билет состоит из 10 заданий.
Шкала оценивания – 100-балльная.

Абитуриент не позднее чем через 10 минут после завершения задания должен загрузить на плат-форму фотографии черновиков с решениями заданий. Без черновиков работа не проверяется.

Абитуриент должен знать и уметь:

– знать физические законы и явления;
– уметь пользоваться СИ и знать единицы основных физических величин;
– уметь решать типовые и комбинированные задачи по основным разделам физики.

Программа вступительного испытания

1. Механика

1.1 Кинематика
Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Скорость и ускорение. Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение. Относительность движения. Сложение скоростей. Графический метод описания движения. Графики зависимости кинематических величин от времени при равномерном и равноускоренном движении. Свободное падение тел. Ускорение свободного падения. Равномерное движение по окружности. Линейная и угловая скорости. Центростремительное ускорение.

1.2 Основы динамики
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Масса. Сила. Второй закон Ньютона. Сложение сил. Момент силы. Условия равновесия тел. Центр масс. Третий закон Ньютона. Силы упругости. Закон Гука. Сила трения. Коэффициент трения. Движение тела с учетом силы трения. Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Движение тела под действием силы тяжести. Движение искусственных спутников. Невесомость. Первая космическая скорость.

1.3 Законы сохранения в механике
Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Значение работ К.Э. Циолковского для космонавтики. Механическая работа. Мощность. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в механике. Коэффициент полезного действия механизмов.

1.4 Механика жидкостей и газов
Давление. Закон Паскаля для жидкостей и газов. Барометры и манометры. Сообщающиеся сосуды. Принцип устройства гидравлического пресса. Атмосферное давление. Изменение атмосферного давления с высотой. Архимедова сила для жидкостей и газов. Условия плавания тел на поверхности жидкости. Движение жидкости по трубам. Зависимость давления жидкости от скорости ее течения.

2. Молекулярная физика. Тепловые явления.

2.1 Основы молекулярно-кинетической теории
Опытное обоснование основных положений молекулярно-кинетической теории. Диффузия. Броуновское движение. Масса и размер молекул. Число Авогадро. Количество вещества. Взаимодействие молекул. Измерение скорости молекул. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Температура и ее измерение. Абсолютная температурная шкала. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева–Клапейрона). Универсальная газовая постоянная. Изотермический, изохорный и изобарный процессы.

2.2 Тепловые явления
Внутренняя энергия. Количество теплоты. Теплоемкость вещества. Работа в термодинамике. Закон сохранения энергии в тепловых процессах (первый закон термодинамики). Применение первого закона термодинамики к различным процессам. Адиабатный процесс. Необратимость тепловых процессов. Принцип действия тепловых двигателей. КПД теплового двигателя и его максимальное значение.

2.3 Жидкости и твердые тела
Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары. Кипение жидкостей. Зависимость температуры кипения от давления. Влажность воздуха. Кристаллические и аморфные тела. Свойства твердых тел. Упругие деформации.

3. Основы электродинамики

3.1 Электростатика
Электризация. Электрический заряд. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Электрическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции полей. Проводники в электрическом поле. Диэлектрики в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемость. Работа электростатического поля при перемещении заряда. Потенциал и разность потенциалов. Потенциал поля точечного заряда. Связь между напряженностью электрического поля и разностью потенциалов. Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Энергия электрического поля.

3.2 Законы постоянного тока
Электрический ток. Сила тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников. Последовательное и параллельное соединение проводников. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность тока. Электрический ток в различных средах. Электронная проводимость металлов. Зависимость сопротивления металлов от температуры. Сверхпроводимость. Электрический ток в жидкостях. Законы электролиза. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряд. Понятие о плазме. Ток в вакууме. Электронная эмиссия. Электронно-лучевая трубка. Полупроводники. Электропроводность полупроводников и ее зависимость от температуры. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковый диод. Транзистор.

3.3 Магнитное поле. Электромагнитная индукция
Магнитное взаимодействие токов. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Закон Ампера. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Магнитные свойства веществ. Магнитная проницаемость. Ферромагнетизм. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

4. Колебания и волны

4.1 Механические колебания и волны
Гармонические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний. Математический маятник. Период колебаний математического маятника. Колебания груза на пружине. Превращение энергии при гармонических колебаниях. Вынужденные колебания. Резонанс. Понятие об автоколебаниях. Распространение механических волн в упругих средах. Скорость распространения волны. Длина волны. Поперечные и продольные волны. Звуковые волны. Скорость звука. Громкость звука и высота тона.

4.2 Электромагнитные колебания и волны
Свободные электромагнитные колебания в контуре. Превращение энергии в колебательном контуре. Собственная частота колебаний в контуре. Вынужденные электрические колебания. Переменный электрический ток. Генератор переменного тока. Действующие значения силы тока и напряжения. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления. Резонанс в электрической цепи. Трансформатор. Передача электроэнергии. Электромагнитные волны. Скорость их распространения. Излучение и прием электромагнитных волн. Принципы радиосвязи. Шкала электромагнитных волн.

4.3 Оптика
Прямолинейное распространение света. Законы отражения и преломления света. Показатель преломления. Полное отражение. Предельный угол полного отражения. Ход лучей в призме. Построение изображений в плоском зеркале. Собирающая и рассеивающая линзы. Формула тонкой линзы. Построение изображений в линзах. Фотоаппарат. Глаз. Очки. Скорость света и ее опытное определение. Дисперсия. Спектральный анализ. Интерференция света и ее применение в технике. Дифракция света. Дифракционная решетка. Поляризация света. Поперечность световых волн. Элементы специальной теории относительности Постулаты специальной теории относительности. Связь между массой и энергией. Относительность расстояний и промежутков времени.

4.4 Квантовая физика
Световые кванты Фотоэффект и его законы. Кванты света. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Постоянная Планка. Применение фотоэффекта в технике. Световое давление. Опыты П.Н. Лебедева.

4.5 Атом и атомное ядро
Опыт Резерфорда по рассеянию а-частиц. Ядерная модель атома. Постулаты Бора. Испускание и поглощение света атомом. Лазеры. Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц. Радиоактивность. Альфа–, бета- и гамма–излучения. Протоны и нейтроны. Изотопы. Энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции. Деление ядер урана. Ядерный реактор. Термоядерные реакции.

График, показывающий взаимосвязь между трением (A) и нормальной силой, …

Контекст 1

… три ориентации указательного пальца имели довольно схожие характеристики трения (рис. 3; таблица 1). Еще одно трение увеличивалось с нормальной приложенной силой (рис. 3А), но не линейно. Во всех случаях наклон линии регрессии logF по сравнению с logN (таблица 1) был значительно ниже 1, хотя и выше 2/3 для плоской ладонной подушечки, так что коэффициент трения упал с 2-3 до 0.03 Н нормальное усилие примерно до 0,5-1,2 …

Контекст 2

… указательный палец в трех направлениях имел довольно схожее фрикционное поведение (рис. 3; таблица 1). Еще одно трение увеличивалось с нормальной приложенной силой (рис. 3А), но не линейно. Во всех случаях наклон линии регрессии logF по сравнению с logN (таблица 1) был значительно ниже 1, хотя и выше 2/3 для плоской ладонной подушечки, так что коэффициент трения упал с 2-3 при 0,03 Н. нормальная сила примерно до 0.5-1,2 при нормальных усилиях более 1 Н. Однако площадь контакта увеличилась еще больше …

Контекст 3

… Во всех случаях наклон линии регрессии logF по сравнению с logN (таблица 1) был значительно ниже 1, хотя и выше 2/3 для плоской ладонной подушечки, так что коэффициент трения упал с 2-3 при нормальной силе 0,03 Н до примерно 0,5-1,2 при нормальных усилиях более 1 Н. площадь увеличивалась еще медленнее с увеличением нормальной силы (рис. 3B; таблица 1), так что трение возрастало быстрее с увеличением площади контакта (рис.3С; Таблица 1), причем наклон линии регрессии logF по сравнению с logA больше 1 для всех трех ориентаций, хотя и незначительно для верхней и промежуточной …

Контекст 4

… меньше 1, хотя и выше, чем 2/3 для плоской ладонной подушечки, так что коэффициент трения упал с 2–3 при нормальной силе 0,03 Н до примерно 0,5–1,2 при нормальных усилиях более 1 Н. нормальная сила (рис. 3B; таблица 1), так что трение возрастает быстрее с увеличением площади контакта (рис.3С; Таблица 1), причем наклон линии регрессии logF по сравнению с logA больше 1 для всех трех ориентаций, хотя и незначительно для верхней и промежуточной …

Контекст 5

… величина трения различалась сильно зависит от ориентации пэда. Трение было намного больше для плоской подушечки и меньше всего для кончика пальца (рис. 3А). Плоская площадка также имела большую площадь контакта (рис. 3B), но давала меньшее трение на единицу площади контакта (рис.3С). …

Контекст 6

… величина трения сильно различалась в зависимости от ориентации колодки. Трение было намного больше для плоской подушечки и меньше всего для кончика пальца (рис. 3А). Плоская площадка также имела большую площадь контакта (рис. 3B), но она давала меньшее трение на единицу площади контакта (рис. 3C). …

Контекст 7

… величина трения сильно различалась в зависимости от ориентации колодки. Трение было намного больше для плоской подушечки и меньше всего для кончика пальца (рис.3А). Плоская площадка также имела большую площадь контакта (рис. 3B), но она давала меньшее трение на единицу площади контакта (рис. 3C). …

Трение | Университетская физика

Имя: _________________________________________

Дата: _______________________

Партнеры: ____________________________________________________________

Оборудование

LabPro Интерфейс
Датчик движения
Датчик силы
Force файл программного обеспечения

Деревянные гусеницы
Деревянный блок
Подвесные массы

Введение

Трение скольжения между двумя поверхностями характеризуется одним числом — коэффициентом трения .Коэффициент трения зависит от используемых материалов — например, лед по металлу имеет очень низкий коэффициент трения, а резина по дорожному покрытию имеет очень высокий коэффициент трения.

В стандартной модели трения скольжения сила трения определяется как произведение коэффициента и силы контакта между двумя поверхностями. В этой модели относительная скорость между поверхностями и площадь контакта между поверхностями не влияют на силу трения. Коэффициент трения является строго эмпирическим измерением (т.е., это должно быть измерено экспериментально) и не может быть найдено расчетным путем.

I. Статическое и кинетическое трение

Откройте файл Force. Заменить график ускорения графиком скорости.

Установите датчик силы на настройку ± 50 Н и откалибруйте его, используя гирю 1,0 кг.

Вы собираетесь использовать датчик силы, чтобы протянуть деревянный брусок по рельсовому пути, как показано ниже.

Обнулите датчик силы при провисании струны.Нажмите Соберите и затем очень медленно увеличивайте силу, которую вы прикладываете к блоку. Для вас очень важно очень медленно увеличивать силу, особенно в моменты, предшествующие перемещению блока. Как только блок начинает скользить, поддерживайте постоянное усилие на блоке, чтобы блок двигался с постоянной скоростью. Повторяйте сбор данных до тех пор, пока не почувствуете, что у вас есть чистые данные, иллюстрирующие как «выпуск» блока, так и движение с постоянной скоростью.

Вопрос: Your Force vs.График времени должен показывать явное падение силы при первом перемещении блока. Ясно объясните, почему сила уменьшается при первом движении блока.

Используйте Analyze / Statistics для определения средней силы, когда блок движется с постоянной скоростью.

Используйте Analyze / Examine , чтобы определить пиковую силу в момент начала движения блока.

Запишите результаты ниже и распечатайте график с соответствующей статистикой и отображаемыми данными. Убедитесь, что ваш график скорости четко показывает постоянную скорость.Прикрепите свой график к концу этого упражнения.

Чтобы получить разумное представление о неопределенности, связанной с этими измерениями, повторите каждое испытание трижды и заполните следующие таблицы. (Нет необходимости записывать погрешность каждого отдельного измерения.) Каждое из трех испытаний должно быть чистым! Если вы не можете четко увидеть уменьшение силы, повторите измерение.

Измерьте массу вашего деревянного бруска. Запишите это ниже.

масса бруса, м _брус = ____________ кг

Система	F _{поверхность} (н.)	Сила при надвигающемся движении (н.)
		Опытная 1	Опытная 2	Опытная 3	Среднее значение
блок + 4.0 кг					±
блок + 3,0 кг					±
блок + 2,0 кг					±
блок + 1,0 кг					±

Система	F _{поверхность} (н.)	Сила при постоянной скорости (н.)
		Опытная 1	Опытная 2	Опытная 3	Среднее значение
блок + 4.0 кг					±
блок + 3,0 кг					±
блок + 2,0 кг					±
блок + 1,0 кг					±

Вопрос: В момент надвигающегося движения, как сила, измеренная датчиком силы, сравнивается с максимально возможной статической силой трения? Объяснять.

Вопрос: Когда блок движется с постоянной скоростью, как сила, измеренная датчиком силы, сравнивается с кинетической силой трения? Объяснять.

Создайте график с планками погрешностей максимального статического трения в зависимости от поверхностной силы. Основываясь на ваших данных, выберите подходящую функцию наилучшего соответствия ( Analyze / Linear Fit или Curve Fit ) и отобразите ее на своем графике. Помните, что наиболее подходящей функцией должна быть самая простая из возможных функций , которая точно соответствует вашим данным.

Завершите подготовку графика, затем распечатайте и прикрепите его в конце этого упражнения.

Вопрос: Запишите каждую константу в функции наилучшего соответствия ниже. Каждое числовое значение должно иметь как погрешности, так и единицы измерения.

Вопрос: Каков физический смысл каждой числовой константы в вашей функции наилучшего соответствия? Объяснять.

Создайте график зависимости кинетического трения от поверхностной силы. Включите соответствующие планки погрешностей и создайте функцию, наиболее подходящую для ваших данных.Распечатайте свой график и прикрепите его в конце этого упражнения.

II. Кинетическое трение снова

Поскольку коэффициенты трения можно измерить только экспериментально, невозможно сравнить измеренное значение с «теоретическим» результатом.Как правило, для подтверждения первоначального результата можно использовать независимое измерение коэффициента другим методом.

Для этого упражнения сила, необходимая для вытягивания блока вверх по склону с постоянной скоростью, будет сравниваться с силой, необходимой для опускания блока вниз по тому же склону с постоянной скоростью. Эти измерения можно использовать для определения кинетической силы трения, действующей на блок, и, следовательно, коэффициента кинетического трения между блоком и уклоном.

Вопрос: Нарисуйте диаграмму свободного тела для блока массой m, который тянется вверх по наклонной θ с постоянной скоростью под действием силы F _pulldup.Применяйте второй закон Ньютона в направлении, параллельном наклонной поверхности. (Обозначьте силу трения F _kf и не включайте  в уравнение.)

Вопрос: Нарисуйте диаграмму свободного тела для блока массы m, опускаемого вниз по склону θ с постоянной скоростью под действием силы F _{, опускаемой вниз}. Применяйте второй закон Ньютона в направлении, параллельном наклонной поверхности. (Обозначьте силу трения F _kf и не включайте  в уравнение.)

Вопрос: Объедините два приведенных выше уравнения в одно уравнение для F _kf, включая только F _{натяжение} и F _{с опущенным вниз}.Используя это уравнение, кинетическая сила трения может быть определена путем измерения F _pulldup и F _down.

Поместите 1,0 кг на блок и установите угол наклона 20 °.

Осторожно потяните блок вверх по склону с постоянной скоростью. Повторите это измерение трижды, а затем осторожно опустите блок вниз по тому же склону с постоянной скоростью. Заполните таблицы ниже. Обратите внимание, что вы , а не , пытаетесь определить максимальную силу статического трения в этом упражнении.

Наклон (°)	F _{съемник} (н.)
	Опытная 1	Опытная 2	Опытная 3	Среднее значение
20				±
30				±
40				±
50				±
60				±
70				±

Наклон (°)	F _{пониженный} (н.)
	Опытная 1	Опытная 2	Опытная 3	Среднее значение
20				±
30				±
40				±
50				±
60				±
70				±

Вопрос: Основываясь на приведенных выше диаграммах свободного тела, примените Второй закон Ньютона в направлении, перпендикулярном уклону, и определите поверхностную силу между блоком и уклоном.

Используя полученные выше результаты, заполните следующую таблицу.

Наклон (°)	Кинетическая сила трения (н.)	Поверхностная сила (н.)
20	±
30	±
40	±
50	±
60	±
70	±

Создайте график зависимости кинетического трения отПоверхностная сила. Включите соответствующие планки погрешностей и создайте функцию, наиболее подходящую для ваших данных. Распечатайте свой график и прикрепите его в конце этого упражнения.

Вопрос: Каков физический смысл каждой числовой константы в вашей функции наилучшего соответствия? Сравните эти значения с определенными ранее.

III.Статическое трение снова

Как и в случае кинетического трения, вам необходимо измерить коэффициент статического трения другим методом, чтобы подтвердить ваш первоначальный результат.

Для этого поместите неподвижный блок на горизонтальную деревянную дорожку. По мере того, как вы медленно увеличиваете наклон дорожки, вы достигнете точки, в которой блок начнет скользить вниз по склону. Тщательное измерение этого угла скольжения позволит вам определить коэффициент статического трения.

Вопрос: Нарисуйте диаграмму свободного тела для блока массой m, который равен почти , скользящему по склону θ. Применяйте второй закон Ньютона в направлении, параллельном наклонной поверхности. (Поскольку блок почти скользит, сила статического трения имеет максимальное значение. Используйте этот факт, чтобы выразить силу статического трения через поверхностную силу.)

Вопрос: Примените второй закон Ньютона в направлении, перпендикулярном уклону, чтобы определить выражение для поверхностной силы.

Вопрос: Подставьте свое выражение для поверхностной силы в свое исходное выражение и найдите коэффициент статического трения в терминах угла, под которым блок почти скользит вниз по склону. Используя это уравнение, можно определить коэффициент трения, тщательно измерив этот угол.

Поместите блок на горизонтальную деревянную направляющую. Медленно и осторожно увеличивайте угол наклона гусеницы, пока блок не начнет скользить. Запишите угол, под которым блок начинает скользить, и заполните приведенную ниже таблицу.

Угол скольжения
Опытная 1	Опытная 2	Опытная 3	Опытная 4	Пробная 5	Среднее значение
					±

Вопрос: Используя полученное выше уравнение, используйте свои данные для определения коэффициента статического трения с погрешностью.Сравните это значение со значением, определенным ранее.

Урок 1 — Трение

Трение имитирует силу, действующую на шкалу пружины (силы), когда она тянет стопку книги по шероховатой поверхности стола, чтобы исследовать разницу между кинетическое и статическое трение.

Предварительные требования

Студентам потребуется рабочее знание нормальной силы, веса, свободного тела. диаграммы и графический анализ.

Результаты обучения

Студенты смогут графически определить выражение для кинетического трения. и рассчитать кинетическое, статическое трение и трение качения в различных ситуациях. Студенты также смогут качественно и количественно сравнить кинетические, статическое трение и трение качения.

Инструкции

Учащиеся должны понимать функции апплета, описанные в Help и ShowMe. Апплет должен быть открыт.Пошаговые инструкции на этой странице предназначены для сделать в апплете. Возможно, вам придется переключаться между инструкциями и апплет, если пространство на экране ограничено.

Содержание

Сравнение кинетического и статического трения
Разработка выражения кинетического трения
Подведение итогов силы трения
Расчет силы трения — Примеры
Решение проблем

1.Сравнение кинетического и статического трения

Апплет будет использоваться для демонстрации разницы между Kinetic и статическое трение.
В апплете сложите пять книг, прикрепленных к силовой шкале. как показано ниже. а. С помощью мыши медленно потяните за разомкнутое кольцо шкалы сил и наблюдайте за показаниями на весах, когда стопка книг начинает двигаться. Какое максимальное усилие прикладывается перед тем, как книги двигаться? ________ N б. Как только книги начинают двигаться, сила, необходимая для удержания книг перемещение снижено. Какая сила требуется, чтобы книги двигались? _________ N
Прежде чем стопка книг начнет двигаться, сила трения называется Статическое трение .После начала движения стопка книг подвержен Кинетическому трению . Своими словами опишите отношения между величиной статической силы трения и кинетической силы трения Сила.
Нажмите «FBD» () для отображения чертежа FBD. На рисунке 1 красный вектор представляет сила трения (F _f) в то время как коричневый вектор представляет приложенную силу (F) .Обратите внимание на поведение FBD при нажатии на силу масштаб. Рисунок 1 а. Что происходит с величиной силы статического трения, когда вы начинаете тянуть на шкале силы? г. Есть ли максимальный размер силы статического трения? Если да, то происходит с объектом, если приложенная сила превышает максимальное статическое сила трения? г.Есть ли минимальный размер силы статического трения? Если так, при каких условиях будет соблюдаться минимальная сила статического трения? г. Какая сила трения действует, когда система находится в состоянии покоя?

2. Разработка выражения для кинетического трения

Сила трения возникает в результате взаимодействия между поверхности. В случае книг и шероховатой поверхности стола поверхность стола оказывает сила на нижней книге.Эта сила — нормальная сила (F _N) и представлена синим цветом на рисунке 1. Противоположная нормальная сила вес объекта. Вес (Вт) составляет показано зеленым цветом на рисунке 1. Для книг, лежащих на столе, нормальная сила равна по величине весу. Нормальная сила и вес «сбалансированы». Величина нормальной силы можно рассчитать, приравняв его к весу. Например,

F _N =

Вт

F _N = мг

Хотя трение — чрезвычайно сложное явление, существует очень простой соотношение между величиной силы трения и нормальной силой.

а. С помощью апплета измерьте прилагаемую силу, необходимую для движения книг. и заполните следующую таблицу. Чтобы вычислить нормальную силу, предположим, что каждая книга имеет массу 1,00 кг.

г. Заполните График 1, нанеся нормальную силу на оси x (изменяемой переменная) и кинетическая сила трения по оси Y (реагирующая переменная).

Кол-во книг	Нормальная сила (Н) F _N = мг	Кинетическая сила трения (Н)
1	_________	_________
2	_________	_________
3	_________	_________
4	_________	_________
5	_________	_________
6	_________	_________
7	_________	_________
8	_________	_________
9	_________	_________
10	_________	_________

Кинетическая сила трения vs.Нормальная сила

Что из перечисленного лучше всего описывает График 1: Кинетическая сила трения — нормальная сила? Использовать ваш ответ написать уравнение, выражающее связь между кинетическими Сила трения и нормальная сила.

График постоянный и имеет математическую форму y = b ( b постоянно).
График линейный и имеет математическую форму y = mx + b ( b равен нулю и м — уклон).
График представляет собой квадратичную кривую вида y = ax ² + bx + c ( a , b и c — коэффициенты).

Уравнение: ________________

Уравнение должно имеют вид y = mx , где m — наклон уравнения. Этот означает, что уравнение кинетической силы трения: F _{кинетическая} = мкм F _N где,

F _{кинетическая} =	кинетическая сила трения (ось y)
F _N =	нормальная сила (ось x)
мк =	коэффициент кинетического трения (наклон)

Используя график 1, рассчитайте коэффициент кинетического трения (μ) для книга — интерфейс таблицы.Согласно расчетам наклона, μ имеет какие-то единицы?

3. Подведение итогов силы трения

Силы трения сложны. Они зависят не только от двух задействованных объектов. но также и их обусловленность в момент взаимодействия двух объектов. Например, дороги из асфальта становятся очень скользкими из-за ледяного дождя или снег покрывает поверхность, и шины теряют сцепление с дорогой при износе. Более того, даже если все эти обстоятельства зафиксированы, сила трения также зависит от катится ли объект, скользит (кинетический) или неподвижен (статический) относительно на другую поверхность.

Это приводит к трем основным формам трения:

Трение качения	Кинетическое трение	Статическое трение
Катящаяся шина все еще будет испытывать небольшое трение. сила.	Когда объект скользит, он испытывает трение сила.	Когда объект находится в состоянии покоя, сила статического трения сопротивляется движению.

Обычно силы трения качения намного меньше чем кинетические и статические силы трения.	Кинетическая сила трения всегда препятствует движению. Он действует против направления движения.	Максимальные силы трения покоя больше чем кинетические силы трения.

* μ _{прокатка}, μ _k и μ _s — коэффициент качения, кинетический и статический трение, а F _N — нормальная сила.

4. Расчет силы трения — примеры

1. Коэффициент кинетического трения между блоком. и ровная поверхность, по которой он скользит, составляет 0,45. Если масса блока равна 10,0 кг, какое минимальное усилие необходимо для удержания блока в движении с равномерным движением?

Приложенная сила должна только уравновесить кинетическую силу трения, чтобы для поддержания равномерного движения.

2. Студент тянет за предмет 5,00 кг и обнаруживает что ей необходимо приложить силу 30,0 Н, прежде чем объект сдвинется. Какой коэффициент статического трения между объектом и поверхность, на которой он лежит?

Поскольку приложенная сила составляет 30,0 Н. всего перед перемещением, сила трения должна быть одинаковой по величине.Следовательно,

3. Ящик массой 7,30 кг покоится на ровном столе. В коэффициент трения покоя между коробкой и столом составляет 1,03. Как велика статическая сила трения?

Нет действующей силы статического трения, так как нет чистой силы пытается переместить коробку. Сила статического трения могла, самое большее, быть равным u _static F _N .

5. Решение проблем

Разработать метод определения коэффициента статического трения, используемый в апплет. Объясните, как вы нашли коэффициент, и укажите его значение.

Ученик нарисовал схему свободного тела для коробки, покоящейся на пол. Объясните, что не так на этой диаграмме.

В коэффициент статического трения между книгой и ровной поверхностью он скользит по 0,65. Если масса книги 2,0 кг, то какая минимальная прилагаемая сила, необходимая для перемещения книг?

Двигатель обеспечивает усилие 300,0 Н, позволяющее автомобилю массой 1600 кг двигаться со скоростью равномерная скорость (сопротивление воздуха незначительно).Что такое коэффициент трения качения между шинами и дорожное покрытие?

A 100,0 кг ящик покоится в кузове грузовика. Если коэффициент статическое трение между обрешеткой и кузовом автомобиля составляет 0,30, что это максимальное ускорение, которое грузовик может иметь до ящик начинает скользить? Нарисуйте схему свободного тела и объясните какая сила заставляет ящик ускоряться вместе с грузовиком.

Антиблокировочная система тормозов предотвращает заклинивание и скольжение автомобильных шин. Объяснять почему машина может останавливаться быстрее и безопаснее, если шины не скользят.

Последнее обновление: 16 июня 2004 г.

Веб-сайт класса физики

Векторы и силы в 2-D: обзор набора задач

Этот набор из 27 задач нацелен на вашу способность определять векторную сумму двух или более сил (которые не расположены под прямым углом друг к другу), анализировать ситуации, в которых силы применяются под углами к горизонтали для перемещения объекта по горизонтальной поверхности. , анализировать ситуации равновесия для определения неизвестной величины и анализировать движение объектов по наклонной плоскости.Более сложные задачи обозначены цветом , синие задачи .

Сложение векторов и векторные компоненты

Два или более вектора могут быть сложены вместе, чтобы определить результирующий вектор . Результирующий вектор — это просто результат добавления двух или более векторов. Векторы, расположенные под прямым углом друг к другу, легко складываются с помощью теоремы Пифагора; Тригонометрические функции могут использоваться для определения направления результирующего вектора.Векторы, которые не расположены под прямым углом друг к другу, могут быть разделены на компоненты, которые лежат вдоль осей координат восток-запад и север-юг. Для определения этих компонентов можно использовать функции синуса и косинуса. Как только все компоненты определены, их можно упростить до одного вектора восток-запад и одного вектора север-юг; тогда теорема Пифагора и тригонометрические функции могут использоваться для определения величины и направления результирующего вектора.

Соглашение против часовой стрелки и векторные компоненты

Говорят, что вектор, направленный под углом к одной из осей координат, имеет компоненты, направленные вдоль осей.Эти компоненты описывают влияние вектора в направлении осей. Направление вектора часто выражается против часовой стрелки (CCW) согласно восточному соглашению. По такому соглашению направление вектора представлено как угол поворота против часовой стрелки, который вектор делает с правильным востоком. Когда используется это соглашение, компоненты вектора вдоль осей восток-запад и север-юг могут быть довольно легко определены с помощью функций синуса и косинуса. Если вектор имеет величину A и направление (по соглашению CCW), то горизонтальные и вертикальные компоненты могут быть определены с помощью следующих уравнений:

A _x = A • cos
A _y = A • sin

Второй закон Ньютона

Ускорение ( a ) объектов вызвано неуравновешенной или чистой силой ( F _net ).Величина ускорения равна отношению полезной силы к массе: a = F _net / m . Типичные проблемы второго закона Ньютона сосредоточены вокруг определения чистой силы, массы или величины отдельных сил, действующих на объект.

В этом наборе проблем обычно есть два типа этих проблем:

Определите индивидуальное значение силы: Если ускорение объекта известно, то обычно можно определить величину чистой силы.Это чистое значение силы связано с векторной суммой всех индивидуальных значений силы; как таковая величина отдельной силы часто может быть найдена, если может быть рассчитана чистая сила.
Определите значение ускорения: Если значения всех отдельных значений силы известны, то чистую силу можно рассчитать как векторную сумму всех сил. Масса часто указывается или определяется исходя из веса объекта. Затем ускорение объекта можно найти как отношение чистой силы к

Соотношение массы и веса

Масса — это величина, которая зависит от количества вещества, присутствующего в объекте; выражается в килограммах.С другой стороны, вес — это сила тяжести, действующая на объект. Вес, будучи силой, выражается в метрических единицах измерения в ньютонах. Каждое место во Вселенной характеризуется гравитационной постоянной, представленной символом g (иногда называемой ускорением свободного падения). Вес (или F _grav) и масса связаны уравнением: F _grav = m • g.

Сила трения

Объект, который движется (или даже пытается двигаться) по поверхности, сталкивается с силой трения.Сила трения возникает из-за того, что две поверхности плотно прижимаются друг к другу, вызывая межмолекулярные силы притяжения между молекулами разных поверхностей. Таким образом, трение зависит от природы двух поверхностей и от степени их прижатия друг к другу. Силу трения можно рассчитать по формуле:

F _frict = µ • F _norm

Символ µ (произносится как mew ) представляет коэффициент трения и будет отличаться для разных поверхностей.

Ускорение предметов силой под углом

Некоторые из проблем в этом наборе нацелены на вашу способность анализировать объекты, которые движутся по горизонтальным поверхностям и на которые действуют силы, направленные под углом к горизонтали. Ранее второй закон Ньютона применялся для анализа объектов, ускоряемых по горизонтальным поверхностям под действием горизонтальных сил. Когда приложенная сила находится под углом к горизонтали, подход очень похож.Первая задача включает построение диаграммы свободного тела и разделение угловой силы на горизонтальную и вертикальную составляющие. После этого проблема становится похожей на обычную задачу второго закона Ньютона, в которой все силы направлены либо горизонтально, либо вертикально.

На приведенной выше диаграмме свободного тела показано наличие силы трения. Эта сила может присутствовать, а может и не присутствовать в решаемых вами проблемах. Если он присутствует, его значение связано с нормальной силой и коэффициентом трения (см. Выше).Есть небольшое осложнение, связанное с нормальной силой. Как всегда, объект, который не ускоряется в вертикальном направлении, должен испытывать баланс всех вертикальных сил. То есть сумма всех верхних сил равна сумме всех нижних сил. Но теперь есть две восходящие силы — нормальная сила и сила F _y (вертикальная составляющая приложенной силы). Таким образом, нормальная сила плюс вертикальная составляющая приложенной силы равна направленной вниз силе тяжести.То есть

F _норма + F _y = F _grav

Бывают и другие случаи, когда приложенная сила действует под углом ниже горизонтали. После разделения на компоненты на объект действуют две направленные вниз силы — сила тяжести и вертикальная составляющая приложенной силы (F _y). В таких случаях сила тяжести плюс вертикальная составляющая приложенной силы равна направленной вверх нормальной силе.То есть

F _norm = F _grav + F _y

Как всегда, чистая сила — это векторная сумма всех сил. В этом случае сумма вертикальных сил равна нулю; оставшиеся горизонтальные силы будут суммироваться, чтобы равняться чистой силе. Поскольку сила трения направлена влево (в отрицательном направлении), уравнение векторной суммы можно записать как

F _net = F _x — F _frict = m • a

Общая стратегия решения этих проблем включает в себя сначала использование тригонометрических функций для определения компонентов приложенной силы.Если трение присутствует, для определения нормальной силы используется анализ вертикальной силы; а нормальная сила используется для определения силы трения. Тогда чистая сила может быть вычислена с использованием приведенного выше уравнения. Наконец, ускорение можно найти с помощью второго закона движения Ньютона.

Подвешивание знаков и других предметов в состояние равновесия

Некоторые из задач в этом наборе нацелены на вашу способность анализировать объекты, которые в равновесии подвешены на двух или более проводах, тросах или веревках.В каждой задаче объект прикреплен проволокой, тросом или веревкой под углом к горизонтали. Таким образом, существуют две или более сил натяжения, которые имеют как горизонтальную, так и вертикальную составляющие. Горизонтальная и вертикальная составляющие этих сил натяжения связаны с углом и величиной силы натяжения тригонометрической функцией (см. Выше). Поскольку объект находится в состоянии равновесия, векторная сумма всех компонентов горизонтальной силы должна быть добавлена к нулю, а векторная сумма всех компонентов вертикальной силы должна быть добавлена к нулю.В случае вертикального анализа обычно существует одна направленная вниз сила — сила тяжести, которая связана с массой объекта. Есть две или более составляющих силы, направленных вверх, которые являются результатом сил натяжения. Сумма этих восходящих компонентов силы равна нисходящей силе тяжести.

Неизвестной величиной, которую необходимо решить, может быть натяжение, вес или масса объекта; угол обычно известен. График выше иллюстрирует взаимосвязь между этими количествами.Подробная информация и примеры задач равновесия доступны в Интернете по адресу The Physics Classroom Tutorial.

Проблемы с наклонной плоскостью

Некоторые задачи в этом наборе задач будут нацелены на вашу способность анализировать объекты, расположенные на наклонных плоскостях, либо ускоряющихся вдоль наклона, либо в состоянии равновесия. Как и во всех задачах этого набора, анализ начинается с построения диаграммы свободного тела, на которой изображены силы, действующие на объект.Это показано ниже слева. Обратите внимание, что сила трения направлена параллельно наклонной плоскости, нормальная сила направлена перпендикулярно наклонной поверхности, а сила тяжести не параллельна и не перпендикулярна наклонной поверхности. В задачах F _net = m • это обычная практика для анализа сил, действующих на объект, с точки зрения сил, действующих вдоль одной оси ускорения, и сил, перпендикулярных ей. На горизонтальных поверхностях мы будем рассматривать все горизонтальные силы отдельно от вертикальных.Но на наклонных поверхностях мы будем анализировать силы, параллельные наклону (вдоль оси ускорения), отдельно от сил, перпендикулярных наклону. Поскольку сила тяжести не параллельна и не перпендикулярна наклонной плоскости, необходимо обязательно разделить ее на две составляющие силы, которые направлены параллельно и перпендикулярно наклонной плоскости. Это показано на схеме ниже посередине. Формулы для определения составляющих силы тяжести, параллельных и перпендикулярных наклонной плоскости (имеют угол наклона тета ):

F _{параллельно} = m • g • sin (theta)

F _p _{перпендикуляр} = m • g • cos (theta)

Как только компоненты найдены, силой тяжести можно пренебречь, поскольку она заменена ее компонентами; это показано на диаграмме ниже справа.

Как только сила тяжести разделена на ее перпендикулярные и параллельные составляющие, к проблеме подходят как к любой проблеме F _net = m • a. Чистая сила определяется сложением всех сил как векторов. Силы, направленные перпендикулярно наклонной плоскости, уравновешивают друг друга и складываются в ноль. Для более распространенных случаев, когда есть только две силы, перпендикулярные наклону, можно записать это как:

F _норма = F _{перпендикуляр}

Таким образом, результирующая сила является результатом сил, направленных параллельно уклону.Как всегда, результирующая сила определяется путем сложения сил в направлении ускорения и вычитания сил, направленных противоположно ускорению. В конкретном случае, показанном выше, для объекта, скользящего по склону при наличии трения,

F _сеть = F _{параллельно} — F _фрикт

Как только чистая сила определена, ускорение можно рассчитать из отношения чистой силы к массе.

Есть множество ситуаций, которые могут возникнуть при движении объектов по наклонным плоскостям.Бывают ситуации, когда к объекту прилагается сила, направленная вверх и параллельно уклону, чтобы удерживать объект в состоянии покоя или ускорять его вверх по уклону. Всякий раз, когда есть движение вверх по наклонной плоскости, трение будет противодействовать этому движению и будет направлено вниз по наклонной плоскости. Чистая сила по-прежнему определяется путем сложения сил в направлении ускорения и вычитания сил, направленных противоположно ускорению. В этом случае чистая сила определяется следующим уравнением:

F _net = F _app — F _{параллельно} — F _frict

Конкретное обсуждение каждой из множества возможностей не так полезно, как можно было бы подумать.Чаще всего такие дискуссии заставляют студентов-физиков сосредотачиваться на деталях и впоследствии упускать важные идеи, лежащие в основе каждого анализа, независимо от конкретной ситуации. К каждой проблеме можно (и нужно) подходить одинаково: нарисовав диаграмму свободного тела, показывающую все силы, действующие на объект, разделив силу тяжести на составляющие, параллельные и перпендикулярные уклону, и написав сетку F путем сложения сил в направлении ускорения и вычитания сил, направленных противоположно ускорению.

Привычки эффективно решать проблемы

Эффективный решатель проблем по привычке подходит к физическим проблемам таким образом, чтобы отражать набор дисциплинированных привычек. Хотя не все эффективные специалисты по решению проблем используют один и тот же подход, все они имеют общие привычки. Эти привычки кратко описаны здесь. Эффективное решение проблем …

…. внимательно читает задачу и создает мысленную картину физической ситуации. При необходимости они набрасывают простую схему физической ситуации, чтобы помочь визуализировать ее.
… определяет известные и неизвестные величины в организованном порядке, часто записывая их на диаграмме. Они приравнивают заданные значения к символам, используемым для представления соответствующей величины (например, m = 1,25 кг, µ = 0,459, v _o = 0,0 м / с, Ø = 41,6º, v _f = ???).
… строит стратегию решения неизвестной величины; стратегия, как правило, сосредоточена вокруг использования физических уравнений и во многом зависит от понимания физических принципов.
… определяет подходящую (ые) формулу (ы) для использования, часто записывая их. При необходимости они выполняют необходимое преобразование количеств в правильные единицы.
… выполняет подстановки и алгебраические манипуляции, чтобы найти неизвестную величину.

Подробнее …

Дополнительная литература / Учебные пособия:

Следующие страницы учебного пособия по физике могут быть полезны для понимания концепций и математики, связанных с этими проблемами.

Векторы и силы в двумерном наборе задач

Просмотреть набор задач

Векторы и силы в двумерных решениях с аудиогидом

Ознакомьтесь с аудиогидом решения проблемы:

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27

График между приложенной силой и силой трения | Entrancei

ТРЕНИЕ: ПРИЧИНА ДВИЖЕНИЯ

Часть OA кривой представляет статическое трение.Его значение линейно увеличивается с приложенной силой
В точке А трение покоя максимальное. Это ограничивает трение.

Видно, что за пределами A сила трения немного уменьшается. Участок BC кривой представляет кинетическое трение.
Поскольку часть BC кривой параллельна оси x, кинетическое трение не изменяется с приложенной силой, оно остается постоянным независимо от приложенной силы.

ТРЕНИЕ: ПРИЧИНА ДВИЖЕНИЯ

Это общее заблуждение, что трение всегда препятствует движению. Несомненно, трение препятствует движению движущегося тела, но во многих случаях оно также является причиной движения.

Именно трение позволяет нам ходить

(1) Во время движения человек или транспортное средство толкает землю назад (действие), а шероховатая поверхность земли реагирует и создает прямую силу из-за трения, которое вызывает движение.Если бы не было трения, не было бы скольжения и никакого движения.

В положении 1 трение действует на ногу в прямом направлении, которое является движущей силой при ходьбе.

В положении 2 на ногу не действует сила трения.

В положении 3 трение действует на ногу в обратном направлении, что является тормозящей силой для остановки.

(2) Во время езды на велосипеде заднее колесо движется за счет силы, сообщаемой ему педалью, в то время как переднее колесо движется само по себе.Таким образом, при вращении велосипеда сила, прилагаемая задним колесом к земле, заставляет силу трения действовать на него в прямом направлении (как при ходьбе). Переднее колесо, движущееся само по себе, испытывает силу трения в обратном направлении (подобно качению шара). Однако, если нажатие педалей прекращается, оба колеса движутся сами по себе и, таким образом, испытывают силу трения в обратном направлении.

(3) Если тело помещается в транспортное средство, которое ускоряется, сила трения является причиной движения тела вместе с транспортным средством (т.е., тело будет оставаться в покое в ускоряющемся транспортном средстве до тех пор, пока не будет трения между телом и транспортным средством, тело не будет двигаться вместе с транспортным средством.

Из этих примеров ясно, что без трения движение не может быть начато, остановлено или передано от одного тела к другому.

Трение производит тепло (трение поверхностей приводит к выделению тепла).

Трение из-за жидкости и газов

Когда твердое тело движется в жидкости или газе, поверхность твердого тела испытывает трение. Сила трения, создаваемая жидкостями, также называется сопротивлением.

Установлено, что fsolid> fl liquid> fgas

Форма тела, вокруг которого может легко течь жидкость (жидкость или газ) с минимальным трением, называется обтекаемым потоком.

СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ТРЕНИЯ:

Обтекаемые корпуса:

Форма тела, вокруг которого может легко течь жидкость (жидкость или газ) с минимальным трением, называется обтекаемой формой.

например Самолет, подводная лодка, ракета, рыба и т. Д.

Полировка — придание поверхности гладкости.
Колеса — за счет качения трение очень меньше.
Смазки — делают поверхность гладкой.
Правильным подбором материала.
Шариковый подшипник — имеет шарики качения, из-за которых возникает трение качения.

Воздушная подушка — отделяя землю воздушной подушкой, судно на воздушной подушке может перемещаться по пересеченной местности, болоту или морю.Воздух обеспечивает наименьшее трение.

Также мы можем увеличить трение, бросив немного песка на скользкую землю. При производстве шин предпочтение отдается синтетическому каучуку, поскольку его коэффициент трения с дорогой больше.

Сил трения

Даже кажущиеся гладкими поверхности выглядят грубо на микроскопическом уровне. Сухое трение может возникнуть из-за зацепления шероховатых поверхностей друг о друга.Это вызывает микроскопические деформации. Трение может также происходить из других источников, таких как химическая связь между поверхностями.

Сухое трение сложно смоделировать, поскольку поверхности могут иметь широкий диапазон форм и химического состава. Эти 5 правил нарушаются так часто, как их соблюдают.

Трение линейно пропорционально нормальной силе.

Площадь контакта поверхностей не влияет на трение.

У неподвижных объектов трение больше, чем у скользящих.

На трение скольжения не влияет скорость скольжения.

Вы можете посмотреть величину трения для каждой пары материалов.

Эта модель трения является лишь «грубым» приближением, поэтому не ожидайте большой точности или аккуратности.

Статичность означает неподвижность. Статическое трение — это трение между твердыми объектами, которые не движутся относительно друг друга. Например, статическое трение может предотвратить скольжение объекта по наклонной поверхности.

Сила статического трения уравновешивает приложенные силы, чтобы удерживать объект в неподвижном состоянии. Мы можем оценить максимальную силу трения покоя.

v = 0F SF N

\ (F_s \) = сила статического трения [Н, ньютоны]
изменение направления и величины для сохранения нулевого ускорения
но только до максимального значения

\ (F_N \) = нормальная сила [Н, ньютоны]

\ (\ mu_s \) = mu, коэффициент трения [без единиц]

F NF sv = 0 Коэффициенты трения (μ) различны для каждой пары поверхностей.Таблица данных коэффициента трения (википедия)

Материалы		Статическое трение		Кинетическое трение
Материалы		Сухой	со смазкой	Сухой	со смазкой
Алюминий	Сталь	0.61		0,47
Алюминий	Алюминий			1,5
Золото	Золото			2.5
Платина	Платина			3,0
Серебро	Серебро			1,5
Керамический оксид алюминия	Керамика из нитрида кремния				0.004 (влажный)
БАМ (керамический сплав AlMgB ₁₄)	Борид титана (TiB ₂)	0,04–0,05	0,02
Латунь	Сталь	0,35-0,51	0.19	0,44
Чугун	Медь	1.05		0,29
Чугун	цинк	0,85		0.21
Бетон	Резина	1,0	0,30 (влажный)	0,6-0,85	0,45-0,75 (влажный)
Бетон	Дерево	0,62
Медь	Стекло	0.68
Медь	Сталь	0,53		0,36
Стекло	Стекло	0,9–1,0		0.4
Синовиальная жидкость человека	Хрящ		0,01		0,003
Лед	Лед	0,02-0,09
Полиэтилен	Сталь	0.2	0,2
(тефлон)	ПТФЭ (тефлон)	0,04	0,04		0,04
Сталь	Лед	0,03
Сталь	ПТФЭ (тефлон)	0.04	0,04		0,04
Сталь	Сталь	0,74	0,16	0,42-0,62
Дерево	Металл	0,2–0.6	0,2 (влажный)
Дерево	Дерево	0,25–0,5	0,2 (влажный)

F sF =? 0,42 кг Пример: Вы ставите 0.Стекло 42 кг от ИКЕА под названием ПОКАЛ на плоской медной сковороде. Какую силу по горизонтали вам придется приложить, чтобы стекло сдвинулось? решение $$ F_s \ leq \ mu_ {s} F_ {N} $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = \ mu_ {s} F_ {N} $$ $$ F_ {N} = mg $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = \ mu_ {s} mg $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = (0,68) ( 0,42) (9,8) $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = 2,80 \, \ mathrm {N} $$ 10 кг 10 кг F =? F s Пример: Деревянный блок весом 10 кг лежит поверх другого деревянного блока весом 10 кг, который опирается на бетонную плиту.Сколько силы потребуется, чтобы преодолеть статическое трение между землей и нижним ящиком? решение

Включите обе массы в общую массу.

20 кг F NF gF =? F s $$ F_g = мг $$ $$ F_g = (20) (9.8) $$ $$ F_g = 196 \, \ mathrm {N} $$ Поскольку блок не ускоряется по вертикали, нормальная сила равна силе тяжести для обоих блоков.$$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = \ mu_s F_N $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = \ mu_s F_g $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = \ mu_s 196 $$ Коэффициент статического трения для бетона и дерева составляет 0,62. $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = (0,62) (196) $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = 122 \, \ mathrm {N} $$ 5,0 кг 0,0 кг сброс
Пример: Рассчитайте максимальное значение, которое может иметь висящая масса до того, как две массы начнут двигаться.Вы можете проверить свой ответ в симуляции.

Блок 5 кг изготовлен из алюминия, а стол — из стали. Таблица данных коэффициента трения (википедия)

Материалы		Статическое трение		Кинетическое трение
Материалы		Сухой	со смазкой	Сухой	со смазкой
Алюминий	Сталь	0.61		0,47
Алюминий	Алюминий			1,5
Золото	Золото			2.5
Платина	Платина			3,0
Серебро	Серебро			1.5
Керамический оксид алюминия	Керамика из нитрида кремния				0,004 (влажный)
БАМ (керамический сплав AlMgB ₁₄)	Борид титана (TiB ₂)	0.04–0,05	0,02
Латунь	Сталь	0,35-0,51	0,19	0,44
Чугун	Медь	1.05		0,29
Чугун	цинк	0,85		0,21
Бетон	Резина	1.0	0,30 (влажный)	0,6-0,85	0,45-0,75 (влажный)
Бетон	Дерево	0,62
Медь	Стекло	0.68
Медь	Сталь	0,53		0,36
Стекло	Стекло	0.9-1,0		0,4
Синовиальная жидкость человека	Хрящ		0,01		0,003
Лед	Лед	0.02-0.09
Полиэтилен	Сталь	0,2	0,2
(тефлон)	ПТФЭ (тефлон)	0.04	0,04		0,04
Сталь	Лед	0,03
Сталь	ПТФЭ (тефлон)	0.04	0,04		0,04
Сталь	Сталь	0,74	0,16	0,42-0,62
Дерево	Металл	0.2–0,6	0,2 (влажный)
Дерево	Дерево	0,25–0,5	0,2 (влажный)

подсказка

Сначала нарисуйте диаграмму свободного тела. Затем рассчитайте максимальную силу трения покоя на блоке 5 кг.

Поскольку блоки не двигаются, противостоящие силы равны. Сила трения равна силе натяжения, которая также равна силе тяжести правого блока. Это означает, что мы можем установить максимальное статическое трение равным силе тяжести для правого блока.

Замените силу тяжести на «мг» и решите массу.

5 кгТФ SF NF gTmF gsolution

$$ \ text {алюминий на стали} $$ $$ \ mu_s = 0.61 $$

$$ F_N = F_g = мг $$ $$ F_N = (5) (9,8) $$ $$ F_N = 49 \, \ mathrm {N} $$

$$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = \ mu_ {s} F_ {N} $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = (0,61) (49 \, \ mathrm {N}) $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = 29,89 \, \ mathrm {N} $$

Поскольку система не движется, ускорение равно нулю.Это означает, что противоборствующие силы должны быть равны. Сила трения равна силе натяжения, которая также равна силе тяжести на правом блоке.

5 кгТФ sTF гм $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = T = F_g = mg $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = мг $$ $$ 29,89 = м (9,8) $$ $$ m = 3.05 \, \ mathrm {kg} $$

Кинетика означает движение.Кинетическое трение — это сила, возникающая, когда две соприкасающиеся поверхности скользят друг относительно друга. Кинетическая сила трения остается постоянной в широком диапазоне скоростей.

\ (F_k \) = сила кинетического трения [Н, ньютоны]
указал против направления движения

\ (F_N \) = нормальная сила [Н, ньютоны]

\ (\ mu _k \) = mu, коэффициент трения [без единиц]

F NF k

В большинстве случаев сила трения не зависит от степени контакта между поверхностями.Это потому, что большая площадь контакта распространяет нормальную силу.

F k0,42 кг Пример: Вы перемещаете стеклянную чашку POKAL 0,42 кг по стеклянному столу со скоростью 3,0 м / с.
Найдите силу кинетического трения и время остановки чашки. Таблица данных коэффициента трения (википедия)

Материалы		Статическое трение		Кинетическое трение
Материалы		Сухой	со смазкой	Сухой	со смазкой
Алюминий	Сталь	0.61		0,47
Алюминий	Алюминий			1,5
Золото	Золото			2.5
Платина	Платина			3,0
Серебро	Серебро			1.5
Керамический оксид алюминия	Керамика из нитрида кремния				0,004 (влажный)
БАМ (керамический сплав AlMgB ₁₄)	Борид титана (TiB ₂)	0.04–0,05	0,02
Латунь	Сталь	0,35-0,51	0,19	0,44
Чугун	Медь	1.05		0,29
Чугун	цинк	0,85		0,21
Бетон	Резина	1.0	0,30 (влажный)	0,6-0,85	0,45-0,75 (влажный)
Бетон	Дерево	0,62
Медь	Стекло	0.68
Медь	Сталь	0,53		0,36
Стекло	Стекло	0.9-1,0		0,4
Синовиальная жидкость человека	Хрящ		0,01		0,003
Лед	Лед	0.02-0.09
Полиэтилен	Сталь	0,2	0,2
(тефлон)	ПТФЭ (тефлон)	0.04	0,04		0,04
Сталь	Лед	0,03
Сталь	ПТФЭ (тефлон)	0.04	0,04		0,04
Сталь	Сталь	0,74	0,16	0,42-0,62
Дерево	Металл	0.2–0,6	0,2 (влажный)
Дерево	Дерево	0,25–0,5	0,2 (влажный)

раствор $$ F_ {k} = \ mu_ {k} F_ {N} $$ $$ F_ {N} = мг $$ $$ F_ {k} = \ mu_ {k} mg $$ $$ F_ {k} = (0.{2}}} \ quad \ Delta t =? \ quad v_ {i} = 3.0 \ mathrm {\ tfrac {m} {s}} \ quad v_ {f} = 0 $$ $$ v_ {f} = v_ {i} + a \ Delta t $$ $$ \ frac {v_ {f} — v_ {i}} {a} = \ Delta t $$ $$ \ frac {0 — 3} {- 3.90} = \ Delta t $$ $$ 0.77 \ mathrm {s} = \ Delta t $$

Статическое трение будет соответствовать приложенной силе до тех пор, пока приложенная сила не превысит максимальное значение статического трения. 2}}) $$ $$ F_N = 196 \, \ mathrm {N} $$

По пунктирной линии видно, что максимальное значение статического трения составляет 100 Н.

$$ F_s \ leq \ mu_ {s} F_ {N} $$ $$ F_ {s \ mathrm {\, max}} = \ mu_ {s} F_ {N} $$ $$ 100 \, \ mathrm {N} = \ mu_ {s} 196 \, \ mathrm {N} $$ $$ \ frac {100 \, \ mathrm {N}} {196 \, \ mathrm {N}} = \ mu_ {s} $$ $$ 0.51 = \ mu_ {s} $$

Моделирование: Рассчитать коэффициенты кинетического и статического трения? Используйте настройки по умолчанию для режима трения для моделирования выше.

коэффициент трения покоя раствора

Щелкните значок сброса, чтобы убедиться, что при моделировании используется трение по умолчанию.
Отметьте поле «Масса».
Медленно увеличивайте силу, пока масса не переместится.
Это максимальная сила статического трения. У меня 125 N. $$ F _ {\ mathrm {max}} = \ mu_ {s} F_ {N} $$ $$ F _ {\ mathrm {max}} = \ mu_ {s} мг $$ $$ \ frac {F _ {\ mathrm {max}}} {mg} = \ mu_ {s} $$ $$ \ frac {125} {(50) (9.8)} = \ mu_ {s} $$ $$ 0.255 = \ mu_ {s} $$

коэффициент кинетического трения раствора

Щелкните значок сброса, чтобы убедиться, что при моделировании используется трение по умолчанию.
Отметьте поля «Силы» и «Значения».
Установите прилагаемое усилие, достаточное для движения коробки.
Вы должны увидеть значение силы трения. (94 N)

$$ F_N = мг $$ $$ F_N = (50) (9.8) $$ $$ F_N = 490 \, \ mathrm {N} $$

$$ F_ {k} = \ mu_ {k} F_ {N} $$ $$ \ frac {F_ {k}} {F_ {N}} = \ mu_ {k} $$ $$ \ frac {94 \, \ mathrm {N}} {490 \, \ mathrm {N}} = \ mu_ {k} $$ $$ 0.1918 = \ mu_ {k} $$

мФ NF SF gΘ Исследование: По мере увеличения угла наклона неподвижная масса на наклоне начинает скользить.

Какие переменные определяют коэффициент трения покоя? раствор

Гравитация не в том же направлении, что и другие силы, поэтому мы не можем использовать второй закон Ньютона. Нам нужно разделить вектор гравитации на составляющие, параллельные и перпендикулярные земле.

$$ F_ {g} = мг $$ FgFg⊥Fg∥

$$ \ text {перпендикулярно земле} $$
$$ F_ {g \ perp} = F_ {g} \ cos (\ theta) $$ $$ F_ {g \ perp} = mg \ cos (\ theta) $$
$$ \ text {параллельно земле} $$
$$ F_ {g \ parallel} = F_ {g} \ sin (\ theta) $$ $$ F_ {g \ parallel} = mg \ sin (\ theta) $$

Поскольку ускорение равно нулю, все противоположные силы должны быть одинаковыми.

mFn = мг cos ΘFs = мг sin Θmg sin Θmg cos ΘΘ

Это говорит нам о нормальной силе и силе статического трения.

$$ F_N = F_ {g \ perp} = mg \ cos {\ theta} $$ $$ F_s = F_ {g \ parallel} = mg \ sin {\ theta} $$

Для максимального угла, прямо в точке, где груз начнет скользить, мы можем использовать уравнение статического трения.

$$ F _ {\ mathrm {s \, max}} = \ mu_s F_N $$

Максимальное статическое трение будет равно параллельной составляющей силы тяжести под максимально возможным углом, прежде чем масса начнет скользить.

$$ F_ {g \ parallel} = F _ {\ mathrm {s \, max}} $$ $$ F_ {g \ parallel} = \ mu_s F_N $$ $$ mg \ sin {\ theta} = \ mu_s mg \ cos {\ theta} $$ $$ \ sin {\ theta} = \ mu_s \ cos {\ theta} $$ $$ \ frac {\ sin {\ theta}} {\ cos {\ theta}} = \ mu_s $$ $$ \ boxed {\ tan {\ theta} = \ mu_s} $$

Угол, под которым объект начинает скользить, зависит только от коэффициента статического трения, а не от массы или ускорения свободного падения!

Какие переменные определяют коэффициент кинетического трения? раствор

Гравитация не в том же направлении, что и другие силы, поэтому мы не можем использовать второй закон Ньютона.Нам нужно разделить вектор гравитации на составляющие, параллельные и перпендикулярные земле.

$$ F_ {g} = мг $$ FgFg⊥Fg∥

$$ \ text {перпендикулярно земле} $$
$$ F_ {g \ perp} = F_ {g} \ cos (\ theta) $$ $$ F_ {g \ perp} = mg \ cos (\ theta) $$
$$ \ text {параллельно земле} $$
$$ F_ {g \ parallel} = F_ {g} \ sin (\ theta) $$ $$ F_ {g \ parallel} = mg \ sin (\ theta) $$

Ускорение, перпендикулярное земле, равно нулю.Это означает, что нормальная сила равна составляющей силы тяжести в этом направлении.

ммg cos ΘF kmg sin Θmg cos ΘΘ $$ \ sum F = ma $$ $$ — F_k + mg \ sin {\ theta} = ma $$ $$ — \ mu_kF_N + mg \ sin {\ theta} = ma $$ $$ — \ mu_k m g \ cos {\ theta} + mg \ sin {\ theta} = ma $$ $$ — \ mu_k g \ cos {\ theta} + g \ sin {\ theta} = a $$ $$ — \ mu_k g \ cos {\ theta} = a — g \ sin {\ theta} $$ $$ \ mu_k g \ cos {\ theta} = g \ sin {\ theta} -a $$ $$ \ boxed {\ mu_k = \ frac {g \ sin {\ theta} -a} {g \ cos {\ theta}}} $$

Коэффициент кинетического трения зависит от ускорения тела, ускорения свободного падения и угла наклона.

Трение, типы трения и коэффициент трения

Что такое трение?

Когда блок, лежащий на полу, толкают с небольшой силой, он не перемещается. Если мы продолжаем увеличивать величину силы, она начинает двигаться. Точно так же движущийся объект, когда его оставляют на свободе, он останавливается, преодолев определенное расстояние. Это означает, что между двумя контактирующими поверхностями должна существовать сила, чтобы относительное движение между ними было противоположным.Эта сила называется силой трения. Сила трения распространяется не только на движущееся тело, но в равной степени действует и на тело, стремящееся к скольжению. Итак, существует статическое трение, а также кинетическое трение. Таким образом, сила трения — это сила, которая возникает на поверхностях соприкосновения двух тел и противодействует их относительному движению. Это противостоящая сила.

Источник трения

Классический вид : Согласно старому представлению, поверхность, видимая невооруженным глазом, имеет множество неровностей, если смотреть в микроскоп.Если две поверхности соприкасаются, имеющиеся неровности блокируются, и для их разрушения требуется определенное усилие. Эта сила измеряет силу трения.

Современный взгляд : Когда две поверхности соприкасаются, фактическая микроскопическая площадь контакта намного меньше, а молекулы в этих точках приближаются так близко друг к другу, что друг на друга действует сильная межмолекулярная сила. Значит, нужна сила, чтобы его сломать.

Типы трения

Статическое трение и кинетическое трение

Когда блок стоит на горизонтальной поверхности, блок давит на поверхность за счет своего веса мг .Поверхность толкает тело вверх с силой, перпендикулярной поверхности, называемой нормальной реакцией. Если никакая другая сила не действует R = mg , как показано на рисунке ниже. Если мы приложим к блоку небольшую горизонтальную силу F , он не двинется. Если мы продолжаем увеличивать силу, блок остается в состоянии покоя до тех пор, пока к нему не будет приложена сила, а затем он начнет скользить. Это означает, что сила трения тоже увеличивается.

Рис. (A) Нет приложенной силы, блок в состоянии покоя.(b) Слабое приложенное усилие, блок остается в покое, F _с < μ _с R . (c) Сильная приложенная сила, блок только начинает скользить. (d) Блокировка скольжения с постоянной скоростью.

Итак, сила трения между двумя поверхностями, когда тело находится в статическом состоянии, называется статическим трением и равна приложенной силе. Максимальное значение статического трения называется , предельное трение .

Изначально требуется больше силы, чтобы нарушить сцепление неровностей двух поверхностей.Но после того, как блок находится в движении, требуется некоторое время для того, чтобы возникла блокировка неровностей. Также тело приобретает инерцию движения. Итак, сила трения снижается. Сила трения при скольжении блока называется кинетической или динамическим трением . При ограниченной скорости кинетическое трение остается постоянным на протяжении всего движения. Кинетическое трение всегда меньше предельного.

Рис. График силы трения и приложенной силы.

График между приложенной силой и силой трения показан на рисунке выше. AD представляет максимальное статическое трение, называемое ограничивающим трением. CB представляет кинетическое трение. Кинетическое трение может быть двух типов: трение скольжения и трение качения .

Трение скольжения

Противодействующая сила, которая вступает в игру, когда одно тело фактически скользит по поверхности другого тела, называется трением скольжения .Например, когда плоский блок перемещается по плоской поверхности стола, противодействующая сила, испытываемая блоком, представляет собой трение скольжения.

Трение качения

Противодействующая сила, которая вступает в игру, когда одно тело фактически катится по поверхности другого тела, называется качением трением . Например, когда колесо катится по поверхности, ему противодействует сила трения качения.

Коэффициент кинетического трения

Пусть тело покоится на горизонтальном столе, как показано на рисунке ниже.Когда сила F _a приложена к нему по горизонтали, тело просто начинает скользить по поверхности. По законам трения сила трения F пропорциональна нормальной реакции R .

, где μ _{— это постоянная пропорциональности, называемая коэффициентом трения между двумя контактирующими поверхностями.}

Коэффициент трения — это отношение силы трения к нормальной реакции.Это количество на единицу меньше, и его стоимость зависит от материала предметов. Если объект находится в движении, то заменяем F на F _k и μ на μ _k .

Графическое изображение силы. Сложение сил

§ 31-32 Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая всех сил. Сила трения

Изучение и сравнение методов измерения коэффициентов сухого трения

Презентация к уроку по физике в 7 классе на тему «Сложение сил. Равнодействующая сил» | Презентация к уроку по физике (7 класс) по теме:

Разработка урока «Сила трения», 7 класс

Порядок проведения вступительного испытания по физике

График, показывающий взаимосвязь между трением (A) и нормальной силой, …

Трение | Университетская физика

Урок 1 — Трение

Предварительные требования

Результаты обучения

Инструкции

Содержание

1.Сравнение кинетического и статического трения

2. Разработка выражения для кинетического трения

3. Подведение итогов силы трения

Трение качения

Кинетическое трение

Статическое трение

4. Расчет силы трения — примеры

5. Решение проблем

Веб-сайт класса физики

Векторы и силы в 2-D: обзор набора задач

Сложение векторов и векторные компоненты

Соглашение против часовой стрелки и векторные компоненты

Второй закон Ньютона

Соотношение массы и веса

Сила трения

Ускорение предметов силой под углом

Подвешивание знаков и других предметов в состояние равновесия

Проблемы с наклонной плоскостью

Привычки эффективно решать проблемы

Дополнительная литература / Учебные пособия:

Векторы и силы в двумерном наборе задач

Векторы и силы в двумерных решениях с аудиогидом

График между приложенной силой и силой трения | Entrancei

ТРЕНИЕ: ПРИЧИНА ДВИЖЕНИЯ

ТРЕНИЕ: ПРИЧИНА ДВИЖЕНИЯ

СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ТРЕНИЯ:

Сил трения

Трение, типы трения и коэффициент трения

Что такое трение?

Источник трения

Типы трения

Статическое трение и кинетическое трение

Трение скольжения

Трение качения

Коэффициент кинетического трения

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики