Урок физики «Сила трения. Коэффициент трения» 7 класс

Конспект урока по физике

Тема «Сила трения. Коэффициент тре­ния».

 

Класс: 7 класс

Тип урока: урок открытия новых знаний.

Вид: комбинированный урок.

 

цель:

создать условия для  формирования знания о  силе трения;  выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни; какова природа силы трения;

убедиться в факте пользы и вреда силы трения.

    

 Планируемые результаты:

Предметные: обучающиеся должны владеть понятиями «сила трения» и «коэффициент трения», изучить причины и виды трения; выявить природу силы трения; экспериментально установить, от чего зависит сила трения.

Метапредметные: формирование  универсальных  учебных  действий (УУД):

 Регулятивные: формирование умений воспринимать, анализировать информацию, представленную в различных формах, и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами;

Познавательные:  уметь осуществлять сравне­ние и классификацию по заданным критериям

Коммуникативные: уметь точно и грамотно выражать свои мысли, работать в команде

Личностные:  формирование навыков ин­дивидуальной и коллектив­ной исследо­вательской деятельности.

 

Подготовительный этап: в процессе подготовки к уроку учитель готовит компьютерную презентацию по данной теме.

 

Оборудование и материалы к уроку:

1)       Учебник «Физика. 7 класс» Автор О.Ф.Кабардин

2)       мультимедиапроектор, экран;

3)       деревянный брусок, динамометр, набор тел по механике;

4)       компьютерные слайды с заданием и готовым опорным конспектом «Сила трения».

Демонстрации:

1.                 Сила трения покоя, скольжение, вязкое трение.

2.                 Сравнение силы трения скольжения и качения.

3.                 Зависимость силы трения от веса тела.

 

 

 

 

Ход урока

1. Организационный этап.

Организация доброжелательного настроя всех учащихся, подготовка учащихся к работе.

 

2. Актуализация знаний учащихся.

Устный опрос.

1)                Что такое сила? (Количественная мера взаимодействия тел)

2)                К чему приводит действие силы? (К деформации и изменению скорости движения тела)

3)                Какие силы вы знаете?

4)                Как обозначается и в чем измеряется сила?

5)                Как называется прибор для измерения силы? (динамометр)

6)                От чего зависит значение силы? (от массы и от направления действия)

7)                Как зависит сила тяжести от массы тела?

8)                Как действует сила упругости и куда она направлена? (Сила упругости возникает из-за деформации опоры. Действует эта сила со стороны опоры на тело и направлена вертикально вверх).

9)                Что понимают под весом тела? (Под весом тела понимают силу, с которой тело давит на опору, либо натягивает подвес, вследствие земного притяжения. Если тело неподвижно относительно опоры (или подвеса) и Земли либо движется равномерно прямолинейно, то вес тела численно равен силе тяжести)

10)            Какова масса вашего тела? Чему равен вес?

 

3. Постановка проблемы (создание проблемной ситуации).

Прежде, чем мы определим тему и цели сегодняшнего урока я хочу обратиться к истории:

 

“Всем нам случалось выходить в гололедицу: сколько усилий стоило нам удерживаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделывать, чтобы устоять! Это заставляет нас признать, что обычно земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль у нас возникает, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой» — писал  французский физик Гильом.

 

Что же это за драгоценное свойство, благодаря которому мы можем ходить бегать и вообще передвигаться по земле?

 

Правильно, сегодня мы будем говорить о трении, вернее о силе трения. А чтобы вы хотели узнать об этой силе?

 

Учащиеся самостоятельно определяют основные цели и задачи урока:

1)    выяснить физическую природу силы трения;

2)    выяснить причины её возникновения;

3)    какие способы существуют для уменьшения и увеличения силы трения;

4)    выяснить, какие виды силы трения существуют;

5)    каковы проявления силы трения в природе и применение их на практике.

6)    определить положительную и отрицательную роль силы трения в жизни человека.

 

Запишите в тетрадь число и тему урока «Сила трения. Коэффициент тре­ния».

По ходу урока мы будем составлять опорный конспект.

 

4. Открытие новых знаний.

С трением и его силой человек сталкивается на каждом шагу.  Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем. Важность трения в своей жизни человек отобразил в разнообразных пословицах и  поговорках.

 

Например:

«пошло как по маслу»

«в походе не натри ноги»

«лыжи скользят по погоде»

«что кругло – то катится»

«коси коса, пока роса»

«скрипит как несмазанная телега»

«угря в руках не удержишь» и многие другие.

 

Трение отвечает за многое: за то, чтобы мы могли писать на доске; за то, чтобы муха могла ползать по оконному стеклу; за то, чтобы шнурки не развязывались в ботинках; за то, чтобы могли останавливаться и двигаться машины; за то, чтобы мы могли ходить и многое другое. Сила трения вековечная спутница всякого механического движения (иногда вредная, а иногда просто незаменимая). Сила трения есть всегда. Всему движущемуся в воздухе «мешает» сила сопротивления воздуха, всему движущемуся в воде – сопротивление воды.

 

Два самых главных изобретения человечества –  колесо и добывание огня – связаны именно со стремлением уменьшить и увеличить силу трения.

 

Чтобы лучше понять, что такое сила трения проведем опыт.

Положите на учебник карандаш и начинайте поднимать один конец учебника. Вы видите, что карандаш начинает скользить вниз, но происходит это не сразу. Как вы думаете почему?

 

Возможные ответы учащихся: Это происходит потому, что ему мешает трение.

 

Основными характеристиками любой силы с точки зрения физики являются: МОДУЛЬ. НАПРАВЛЕНИЕ. ТОЧКА ПРИЛОЖЕНИЯ. Определим, в какую сторону всегда направлена сила трения? (в противоположную сторону движению тела) Определим точку приложения силы трения (

указываем точку приложения и направления силы трения в опорном конспекте).

 

Введем определение силы трения: Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направленная против движения, называется силой трения.

Так как тело движется равномерно, то значит, равнодействующая этих сил равна нулю. Следовательно, эти силы равны по модулю и направлены в противоположные стороны.

 

Давайте теперь выясним, каковы же причины возникновения силы трения.

 

Для этого проведем эксперимент:

 

Положим на планку наждачную бумагу, а на нее брусок и поднимем край планки, вы видите брусок стоит на месте. Почему?

 

Возможные ответы учащихся: потому что у наждачной бумаги шероховатая поверхность.

 

Правильно дети, это одна из причин возникновения силы трения.  А как вы думаете, что нужно сделать, чтобы уменьшить силу трения и заставить брусок двигаться.

 

Возможные ответы учащихся:  Чтобы уменьшить трение, нужно убрать все шероховатости и неровности и сделать поверхность гладкой.

 

Хорошо. Давайте посмотрим, как будут двигаться тела с гладкой поверхностью относительно друг друга. Для этого я беру две стеклянные пластинки. Вы видите их движение затруднено. Почему? Ведь поверхность же гладкая.

 

Возможные ответы учащихся: Потому что стеклянные пластинки прилипают друг к другу.

 

Учитель: А что же тогда происходит с силой трения?

 

Учащиеся: Она увеличивается,

 

Учитель: А почему?

 

Когда поверхности становятся идеально гладкими, то они располагаются очень близко друг к другу, настолько близко, что начинает действовать взаимное притяжение молекул. Это и есть вторая причина возникновения силы трения, хотя чаще мы сталкиваемся с силой трения, возникающей по причине шероховатостей или неровностей поверхностей.

 

Итак, давайте обобщим, каковы причины возникновения силы трения?

 

Запись в тетради.

Причины возникновения силы трения:

1. шероховатости или неровности поверхностей;

2. взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.

 

Давайте рассмотрим различные виды трения.

 

Просмотр видеоролика

 

Запись в тетради.

Силу, препятствующую смещению тела, называют силой трения покоя. (т.е. эта сила стремится удержать тело в состоянии покоя).

 

Сила трение скольжение – возникает между соприкасающимися поверхностями  ( она направлена вдоль поверхности соприкосновения тел)

 

Сила трения качения – это сила, возникающая, когда одно тело катится по поверхности другого.

 

Трение качения в подавляющем большинстве случаев ощутимо меньше трения скольжения. Именно поэтому повсеместно применяют колеса, подшипники и так далее. 

 

И мы можем сейчас это проверить, проделав небольшой эксперимент. Возьмите ручку положите её вдоль учебника. Поднимите его за один край. Ручка не срезу падает. А теперь положите её поперёк учебника, она сразу же скатится вниз. То есть трение качения меньше трения скольжения. Кроме того, между шариками и кольцами вводится жидкая смазка. Силы трения качения шариков по смазанным поверхностям колец меньше сил трения скольжения в сотни раз. 

 

 

А теперь посмотрим, от каких факторов зависит численное значение силы трения.

 

Откройте учебник на стр.85. Экспериментальное задание 19.1.

Работаем в группах. (учащиеся выполняют задания по группам и оформляют отчет и делают вывод).

 

Запись в тетради.

 Сила трения зависит от силы реакции опоры, от рода и состояния поверхности по которой движется тело и не зависит от площади поверхности.

 

Ребята, которые исследовали зависимость силы трения от нагрузки, что интересного вы заметили?

(установили закономерность, что если увеличиваем силу нормальной реакции в 2 раза, то сила трения тоже увеличивается в два раза, если увеличиваем силу нормальной реакции в 3 раза, то сила трения тоже увеличивается в три раза).

 

Учитель: Тогда силу трения можно рассчитать по формуле, так как модуль силы трения F_тр  пропорционален модулю силы реакции опоры N. (или силой нормального давления).

Запишем формулу в тетрадь: F_тр = µN, где N = mg

µ – коэффициент пропорциональности или коэффициент трения

 

Рассмотрим таблицу коэффициентов трения.

 

В природе и технике трение имеет большое значение. Трение может быть как полезным, так и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить (сделать поверхность более шероховатой, увеличить нагрузку на тело), когда оно вредно, его стараются уменьшить (сделать поверхность более гладкой, придать обтекаемую форму, применяют смазку между соприкасающимися поверхностями)

 

5. Первичное закрепление. (Тестовое задание на листах с самопроверкой по эталону или образцу)

Ребята, а теперь мы проверим, как вы усвоили пройденный материал.

ТЕСТ

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

П. сила трения качения
У. сила трения скольжения
В. сила трения покоя

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

С. увеличивается
Д. не изменяется
Е. уменьшается

3. Как направлена сила трения при движении тела?

А. по движению
П. против движения
Н. не имеет направления

4. При смазке трущихся поверхностей сила трения…

И. не изменяется
Е. уменьшается
У. увеличивается

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

К. 15 кН
Л. 300 кН
Х. 150 кН

образец ОТВЕТОВ

1. У

2. С

3. П

4. Е

5. Х

 

Проверим ответы. Кто получил кодовое слово “успех”?

 

Домашнее задание. §19 ст. 84-87. Напишите свое мини-сочинение на тему «Исчезнувшее трение» или «Мир без трения»

 

6. Подведение итогов урока, рефлексия

 

Смогли вы найти ответы на вопросы поставленные в начале урока?

Что узнали?

 

 причины  возникновения силы трения;

 какие виды силы трения существуют;

какие способы существуют для уменьшения и увеличения силы трения;

каковы проявления силы трения в природе и применение их на практике.

определить положительную и отрицательную роль силы трения в жизни человека.

 

— Довольны ли вы своей работой на уроке??

Благодарю вас за хорошую работу, молодцы ребята, очень хорошо потрудились, внимательно слушали и принимали активное участие в работе.

 

Дополнительный материал

Житейские тесты

1 группа

·                     Дверцы шкафа в Ваниной комнате стали скрипеть. Ваня смазал петли маслом и скрип прекратился. Какое явление он использовал?

·                     В походе Ваня поскользнулся на мокрой траве, упал и понял, что….

2 группа

·                     Ваня увидел, что мама никак не может снять перстень с пальца, и посоветовал ей намылить палец. Мама приняла совет, и перстень легко снялся. На чем основано Ванино предложение?

·                     Из окна Ваня увидел, что перед дверью их дома образовалась ледяная дорожка. Ваня вышел на улицу и посыпал лед песком. Почему он так сделал?

3 группа

·                     Ваня собрался в поход на велосипеде. Но педали плохо крутились, и он смазал их машинным маслом. Какое явление он использовал?

·                     Когда выпал первый снег, папа Вани стал менять летнюю автомобильную резину на зимнюю. У зимних шин рисунок протектора был глубже, а так же на них были шипы. Ваня спросил у отца, зачем меняют шины у автомобиля?

 

Литература, интернет-ресурсы:

•                     Г. Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский  «Физика-10»

•                     http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

•                     Причины трения http://900igr.net/datai/fizika/Sila-trenija-v-prirode/0004-001-Prichiny-vozniknovenija-trenija-1.-SHerokhovatost-soprikasajuschikhsja.jpg

•                     http://900igr.net/datai/fizika/Sila-trenija-v-prirode/0005-002-Prichiny-vozniknovenija-trenija-2.-Vzaimnoe-pritjazhenie-chastits.jpg

•                     Трение скольжения, качения http://www.home-edu.ru/user/f/00001491/Les_18N/Pict_18/kniga_kar1.jpg

•                     http://www.home-edu.ru/user/f/00001491/Les_18N/Pict_18/kniga_kar2.jpg

•                     Трение покоя http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRkD9YvV7mhCCMWBJBPxtKHLQR58Otk7D0v2NCG0KEzdounvygvgA

•                      https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRmj4puVDOzcgz2h2P8OxsIOeJc1MGVDWVztKE0vsKUMK6PEdSK

•                     http://fiz. 1september.ru/2009/22/12-3.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

Сила трения. Коэффициент трения.

Сила трения имеет электромагнитную природу, проявляется при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга (или при попытке такого перемещения), приложена к движущемуся телу и направлена в сторону, противоположную движению.

Сила трения возникает при сцеплении тел в тех местах, где расстояние между частицами оказывается малым и достаточ­ным для проявления межмолекулярного притяжения.

Различают виды трения:

• покоя;

• скольжения;

• качения.

С ила трения покоя препятствует возникновению движения одного тела по поверхности другого.

Если к телу, соприкасающемуся с другим телом, прикладывать возрастающую силу , па­раллельную плоскости соприкосновения, то при изменении от нуля до некоторого значения, движение тела не возникает. То есть сила трения покоя изменяется от нуля до максимального значения :

.

где – коэффициент трения покоя (безразмерная величина).

Относительное движение тел возникает при условии, что .

Максимальная сила трения покоя, (а также сила трения скольжения) не зависит от площади соприкосновения трущихся тел и оказывается пропорциональной величине силы нормального давления , прижи­мающей трущиеся поверхности друг к другу: .

По третьему закону Ньютона ,

где N – сила реакции опоры, тогда ;

μ – коэффициент трения, зависящий от природы и состояния тру­щихся поверхностей.

В случае скольжения коэффициент трения является функцией скорости.

Трение скольжения появляется при наличии движения тела; оно значительно меньше трения покоя (μ < μ₀).

С илы трения при скольжении тел.

1. Если направление действия силы тяги F_т совпадает с направлением перемещения или F_т = 0 при движении по горизонтальной поверхности ;

2. Е сли сила тяги составляет с перемещением некоторый угол α, то .

3. Д ля случая, изображенного на рис. в): .

4. Е сли тело находится на наклонной плоскости, тангенциальная составляющая силы тяжести mgsinα представляет собой силу, стремящуюся сдвинуть тело вниз по наклонной плоскости.

При увеличении угла наклона, когда тело начинает скользить, сила реакции опоры равна , а сила трения , тогда – коэффициент трения покоя.

5. Если тело прижимается к вертикальной поверхности с некоторой силой, то сила трения равна: .

8. Момент силы.

   Условия равновесия тела. Виды равновесия.

Р аздел механики, изучающий условия равновесия сил, на­зывается статикой.

Т очка, через которую прохо­дят направления действия всех сил, сообщающих телу ускорен­ное поступательное движение, называется центром масс тела.

Точку, через которую проходит равнодействующая сил тяжести при любом расположе­нии тела, называют центром тяжести тела. Центр тяжести тела совпадает с его центром масс.

М омент силы – векторная физическая вели­чина, характеризующая внешнее меха­ническое воздействие, приводящее к изменению параметров вращения тела.

Направление момента силы определяется правилом правого буравчика при повороте последнего от к (рис).

В векторной форме , где – вектор, проведённый из точки О, относительно которой определяется момент силы, в точку В приложения силы .

Модуль момента силы

где α – угол между векторами, a – плечо силы, относительно точки О (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы). На рисунке момент силы направлен перпендикулярно плоскости рисунка от наблюдателя.

Если действует несколько сил, то момен­том сил этой системы является геометрическая сумма моментов относи­тельно этой точки всех п сил системы: .

За единицу вращающего мо­мента в SI принимается момент силы в 1 Н, линия действия которой находится на расстоя­нии 1 м от оси вращения. Эту единицу называют ньютон-мет­ром (Н^.м).

Несколько подходов и примеров задач —

Рабия Халид

Противодействующая сила, действующая на тело, называется трением. Разберемся, как найти нормальную силу с коэффициентом трения.

Чтобы узнать, как найти нормальную силу с коэффициентом трения, воспользуемся формулой трения. Трение бывает двух типов: статическое трение и кинетическое трение, и, таким образом, у нас есть статический коэффициент трения и кинетический коэффициент трения. Давайте рассмотрим несколько подходов к тому, как найти нормальную силу с коэффициентом трения.

Мы хорошо знаем нормальную массу; он действует перпендикулярно на объект в направлении вверх. Это нормальная сила, которая удерживает объекты от падения или прохождения через другой объект.

Например, стекло хранится на полке. Мы знаем, что гравитация тянет все объекты вниз. Значит, на стекло тоже будет действовать сила тяжести, и оно должно упасть. Но этого не происходит. Это происходит из-за нормальной силы, которая действует на стекло в направлении вверх и уравновешивает гравитационное притяжение.

Сила трения является противодействующей силой. Также говорят, что это необходимое зло. Для объекта, который не движется, трение является трением покоя. Точно так же, когда тело находится в движении, возникающее трение является кинетическим.

Когда мы бросаем мяч, он некоторое время катится по земле, постепенно его скорость замедляется и он останавливается. Это происходит из-за силы трения. Трение — это противодействующая сила, которая действует на объект, ограничивая его движение. Мы можем ходить и писать благодаря трению. Это имеет большое повседневное значение в наших трениях.

Коэффициент трения представляет собой отношение силы трения к нормальной силе. Если трение статическое, то у нас есть статический коэффициент статического трения, а для кинетического трения у нас есть коэффициент кинетического трения.

Общая формула силы трения f=мкН

Здесь.

f = сила трения

μ= коэффициент трения

Н = нормальная сила.

По этой формуле вычисляем нормальную силу с коэффициентом трения.

N=f/μ

Теперь, если объект удерживается на поверхности и даже после приложения силы он не движется. Тогда трение является трением покоя. В этом случае формула будет выглядеть так:

f _с = µ _с N

N=f _с /µ _с

Для движущегося объекта сила трения является кинетической; поэтому, чтобы найти нормальную силу, формула принимает вид:

f _k = µ _k N

N=f _k /µ _k

Задачи на нахождение нормальной силы с коэффициентом трения

Задача 1) Деревянное бревно массой 2 кг толкают из неподвижного положения, и на него действует сила трения 9,8 Н с коэффициент трения 0,5. Вычислите нормальную силу.

Решение:  Для данной задачи дано:

м = 2 кг

µ= 0,5

f = 9,8

Тогда, используя формулу N=f/µ и подставляя значения, получаем:

N=f/μ

N=9,8/0,5

N = 19,6 ньютона

Задача 2) Коробку, которую держат на горизонтальном столе, плавно толкают с силой трения 7,85 Н и коэффициентом трения 0,4 . Вычислите нормальную силу.

Решение: Мы даем:

μ _K = 0,4

F _K = 7,85 N

Тогда нормальная сила будет:

n = F _K /Они будет

N =7,85/0,4

N = 19,625 ньютона

Итак, это все о том, как найти нормальную силу с коэффициентом трения. В случае возникновения дополнительных вопросов прочитайте часто задаваемые вопросы, упомянутые ниже.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое трение как сила?

Сила трения — это сила, которая пытается уменьшить влияние других сил, действующих на тело.

Говоря простым языком, трение противодействует движению, вызванному действующей силой. Например, когда мы пытаемся толкнуть диван, он может не сдвинуться с места, потому что сила трения, действующая на него, будет больше силы, приложенной нами. Другой пример: когда мы нажимаем на тормоз, трение останавливает машину.

Объясните коэффициент трения.

 Коэффициент трения дает нам величину силы трения, действующей между поверхностями.

Величина трения также показывает, какая сила требуется, чтобы преодолеть трение и заставить тело двигаться. Меньшее значение коэффициента трения указывает на то, что на объект действует меньшее трение.

Как связаны трение и нормальная сила?

Для тела, находящегося на столе или движущегося по горизонтальной поверхности, на него обязательно действуют трение и нормальная сила.

Сила трения и нормальная сила связаны формулой f∝ Н . Когда мы убираем знак пропорциональности, мы получаем формулу f=µN, которая связывает силу трения и нормальную силу; с увеличением трения увеличивается нормальная сила, и наоборот.

Что происходит с силой трения при увеличении нормальной силы?

Величина силы трения зависит от нормальной силы.

Для данной ситуации коэффициент трения всегда остается постоянным. Таким образом, мы узнаем, что трение изменяется с нормальной силой. Таким образом, когда нормальная сила увеличивается, требуется большее трение, чтобы противодействовать движению.

Как найти нормальную силу с коэффициентом трения?

Мы можем найти нормальную силу с коэффициентом трения, используя стандартную формулу трения.

Трение зависит от нормальной силы, действующей на объект. Это дает нам формулу трения f=µN. Из этой формулы мы можем найти нормальную силу, используя коэффициент трения N=f/μ

Почему трение зависит от нормальной силы, а не от веса объекта?

Трение зависит не от веса объекта, а от нормальной силы.

Это так, потому что нормальная сила прижимает тело к поверхности, поэтому чем больше нормальная сила, тем больше требуется трения. В то же время вес пытается тянуть тело вниз.

Есть ли у коэффициента трения единица измерения?

Коэффициент трения не имеет единиц. Во-первых, это константа, а во-вторых, если мы увидим формулу f=µN , то отсюда получим µ=f/N , что является отношением двух сил, и, таким образом, единицы сокращаются. вне.

Коэффициент трения при протягивании кабеля – Часть 2

Мы определяем коэффициент трения, вводим уравнения натяжения и измеряем коэффициент трения и эффект смазки.

Коэффициент трения (COF) является мерой сопротивления трению движению. В предыдущем посте была представлена ​​наука, стоящая за COF, и обсуждались факторы, которые могут влиять на это значение.

Рисунок 1 помогает уточнить и более формально определить «коэффициент трения».

Где:

Н ( Вектор ) = Нормальная сила, перпендикулярная горизонтальному столу

P ( Vector ) = Тяговое усилие, приложенное к блоку для горизонтального перемещения

F ( Vector ) = Сила трения, сопротивляющаяся движению

В примере показан блок, стоящий на горизонтальном столе. На брусок действует сила тяжести G ( вектор ) (= мг). Блок не падает, потому что есть равная и противоположная сила из таблицы, которую мы называем Нормальной силой (N ( Vector )).

Если мы приложим другую силу перпендикулярно (P ( Вектор )) к нормальной силе, мы находим, что требуется некоторая минимальная сила, прежде чем блок будет скользить. Эта сила тяги должна преодолеть сопротивление трению движению или силу трения (F ( Vector )), чтобы блок мог двигаться. Коэффициент трения определяется как отношение силы, необходимой для перемещения блока, к нормальной силе (весу блока).

Итак, если μ — коэффициент трения: μ = P( Vector )/ F( Vector ) (Уравнение 1)

Для иллюстрации предположим, что блок деревянный (5 кг). Чтобы протащить деревянный брусок по горизонтальному стальному столу, требуется усилие 2 кг. Коэффициент трения дерева по стали представляет собой отношение «силы тяги» (2 кг) к нормальной силе (вес 5 кг). Итак, коэффициент трения равен 0,4. Обратите внимание, что COF является безразмерным числом, так как представляет собой отношение величин двух сил.

Опыт показывает, что если мы заменим деревянный брусок резиновым бруском весом 5 кг, то для создания движения потребуется еще большая сила (скажем, сила 6 кг). Таким образом, измеренный коэффициент трения резины по стали будет равен 1,2.

Из этих примеров важно отметить, что коэффициент трения может варьироваться в зависимости от трущихся материалов.

Уравнения вытягивания

Замените блок кабелем, а стол — трубой, и мы получим протягивание кабеля. Оценка натяжения при протягивании троса основана на физике уравнения 1. Натяжение при протягивании определяется с помощью ряда уравнений протягивания троса, в которых в качестве входных данных используются вес и трение.

Уравнения натяжения кабеля прямого участка добавляют входящее натяжение от барабана или предыдущего участка натяжения. Формула прямого участка трубы выглядит так:

Прямой канал T _out = T _in + LWμ (уравнение 2)

Где:

T _out = Натяжение, выходящее из прямого участка

L = длина прямого участка

W = вес кабеля (на длину)

μ = коэффициент трения

Таким образом, надбавка к трению представляет собой общий вес кабеля, умноженный на коэффициент трения. Чтобы использовать эту формулу для оценки натяжения, нам необходимо знать коэффициенты трения для типичных кабелей, трубопроводов и смазочных материалов.

Измерение коэффициента трения кабеля и кабелепровода

Для измерения коэффициента трения между различными материалами оболочки кабеля и кабелепровода компания Polywater разработала таблицу трения, показанную на фотографии выше. Устройство прикладывает измеренное давление вниз к образцу кабеля/трубопровода, а затем измеряет силу, необходимую для натяжения кабеля перпендикулярно этой нормальной силе. Коэффициент трения, как и прежде, есть отношение этих сил.

Мы также можем смазывать поверхность кабеля и кабелепровода и определять влияние смазки на коэффициент трения. Данные, собранные в ходе тысяч испытаний за несколько десятилетий, позволили нам оптимизировать рецептуру и выбор смазочных материалов. Поскольку производители кабелей разрабатывают оболочки с новыми свойствами, такими как прочность или огнестойкость, мы можем измерять и предоставлять отзывы о фрикционных свойствах этих новых материалов.

Эффект смазки

Материалы оболочки кабеля демонстрируют значительные различия в характеристиках трения, но обычно разрабатываются по причинам, отличным от «легкости протягивания». Если эффективная кабельная смазка может снизить коэффициент трения, не влияя на другие характеристики оболочки кабеля, то проблемы с установкой можно свести к минимуму.

Данные показывают, что именно это и происходит. Эффективные смазочные материалы значительно снижают коэффициент трения.