Сила трения.

Урок-эксперимент. 7 класс. Базовый уровень.

Учитель: Леснова Е.Ю.

Цель : ознакомить учащихся с явлением трения. Экспериментально установить от чего зависит эта сила. Продолжить формирование умений пользоваться приборами, анализировать и сравнивать результаты опытов.

Оборудование: динамометр, доска – с одной стороны гладкая, с другой шероховатая, брусок деревянный с крючками, набор грузов, кювета с водой, тележка на колесах.

Класс разбивается на 4 группы. Каждой группе выдаются карточки с заданием. На выполнение каждого задания отводится 2 минуты. Если группа не справляется с заданием, учитель предлагает подсказки. Выводы по эксперименту записываются в тетрадь.

План урока

Изучение нового материала, систематизация изученного.

Рефлексия.

домашнее задание

Сообщение учителя

Заполнение таблицы

Проведение опытов, объяснение их результатов.

Запись выводов в тетради.

Ответы на вопросы. Запись домашнего задания.

Задания группам.

Задание 1.

Выясните, от чего и как зависит модуль силы трения скольжения.

Задание 2.

Сравните при одинаковых массах тел модули сил трения скольжения и качения.

Задание 3.

Сравните при одинаковых массах тел модули сухого и жидкого трения скольжения.

Подсказка №1 (К заданию 1)

Выясните, как зависит модуль силы трения от рода поверхностей и силы давления.

Подсказка №2 (К заданию 2)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно перемещайте деревянный брусок с двумя грузами сначала по гладкой поверхности доски, затем по шероховатой. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

2. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно перемещайте деревянный брусок по шероховатой поверхности доски – сначала с одним грузом, затем с двумя, тремя. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Подсказка №1 (К заданию 2)

Измерьте модуль силы трения скольжения и модуль силы трения качения.

Подсказка №2 (К заданию 2)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения качения, равномерно перемещая тележку на колесиках с шестью грузами внутри.

2. Уберите колеса и измерьте силу трения скольжения, перемещая тележку без колес (с теми же грузами). Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Подсказка №1 (К заданию 3)

Выясните, как зависит модуль силы трения при перемещении деревянного бруска по твердой и жидкой поверхности.

Подсказка №2 (К заданию 3)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения, равномерно перемещая брусок по твердой поверхности.

2. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения, равномерно перемещая брусок по поверхности жидкости в сосуде. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Ход урока.

1 .Мотивация . Любому открытию сопутствует опыт, талант исследователя и даже случай. Сегодня на уроке также попытаемся совершить небольшие, но самостоятельные открытия. Работаем в группах. Правила записаны на доске.

2 . Изучение нового материала . учитель толкает деревянный брусок по деревянной доске.

Что произошло со скоростью бруска? Почему меняется скорость бруска? Под действием какой силы тело остановилось? Это сила трения и её мы будем изучать на уроке.

Продолжим заполнение таблицы, пользуясь параграфом №24. на работу отвожу 8минут.

направление

Способ измерения

Графическое изображение

Причины появления силы

Проверяется заполнение таблицы-3мин.

Учитель объясняет, что есть различные виды трения: сила трения скольжения, качения, сухого трения по поверхности, жидкого трения.

Работа в группах по заданиям.

После обсуждения итоги опытов обсуждаются и записываются в тетрадь.

3.Рефлексия.

А сейчас каждый выскажет свое отношение к уроку, начиная свое высказывание со слов:

1. самые важные выводы о силе трения – это

2. а вы знаете, что сегодня на уроке я научился….

3. больше всего мне сегодня запомнилось….

4. самым интересным было …

Если человек своим трудолюбием достигает истины в чем-либо, то это и есть его открытие.

Д/З: прочесть записи в тетради, привести примеры полезного и вредного трения.

Задание 1.

Задание 2.

Задание 3.

Задание 4.

Задание 1.

Выясните, от чего и как зависит модуль силы трения скольжения.

Задание 2.

Сравните при одинаковых массах тел модули сил трения скольжения и качения.

Задание 3.

Сравните при одинаковых массах тел модули сухого и жидкого трения скольжения.

Задание 4.

Сравните модуль силы трения скольжения от площади соприкасающихся поверхностей.

Подсказка №1 (К заданию 1)

Подсказка №2 (К заданию 1)

Подсказка №1 (К заданию 2)

Подсказка №2 (К заданию 2)

Подсказка №1 (К заданию 3)

Подсказка №2 (К заданию 3)

Подсказка №1 (К заданию 4)

Измерьте модуль силы трения скольжения при разных площадях соприкасающихся поверхностей.

Подсказка №2 (К заданию 4)

1.С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения, равномерно перемещая брусок по поверхности доски, чтобы он соприкасался с доской большей площадью.

2. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения, равномерно перемещая брусок по поверхности доски, чтобы он соприкасался с доской меньшей площадью.

КАК РАБОТАТЬ В ГРУППЕ

своих сил.

Выступать от имени группы почетно.

КАК РАБОТАТЬ В ГРУППЕ

Будь добросовестным по отношению к товарищам, работай в полную меру своих сил.

Слушайте каждого члена группы внимательно, не перебивая.

Говорите коротко, ясно, чтобы все могли высказаться

Поддерживайте друг друга, несмотря на интеллектуальные разногласия.

Отвергая предложенную идею, делайте это вежливо и не забывайте предлагать альтернативу.

Если никто не может начать говорить, начинайте по часовой стрелке от капитана (координатора)

Выступать от имени группы почетно. Это делает не камикадзе, а подготовленный все группой ее полномочный представитель.

КАК РАБОТАТЬ В ГРУППЕ

Будь добросовестным по отношению к товарищам, работай в полную меру своих сил.

Слушайте каждого члена группы внимательно, не перебивая.

Говорите коротко, ясно, чтобы все могли высказаться

Поддерживайте друг друга, несмотря на интеллектуальные разногласия.

Отвергая предложенную идею, делайте это вежливо и не забывайте предлагать альтернативу.

Если никто не может начать говорить, начинайте по часовой стрелке от капитана (координатора)

Выступать от имени группы почетно. Это делает не камикадзе, а подготовленный все группой ее полномочный представитель.

КАК РАБОТАТЬ В ГРУППЕ

Будь добросовестным по отношению к товарищам, работай в полную меру своих сил.

Слушайте каждого члена группы внимательно, не перебивая.

Говорите коротко, ясно, чтобы все могли высказаться

Поддерживайте друг друга, несмотря на интеллектуальные разногласия.

Отвергая предложенную идею, делайте это вежливо и не забывайте предлагать альтернативу.

Если никто не может начать говорить, начинайте по часовой стрелке от капитана (координатора)

Выступать от имени группы почетно. Это делает не камикадзе, а подготовленный все группой ее полномочный представитель.

КАК РАБОТАТЬ В ГРУППЕ

Будь добросовестным по отношению к товарищам, работай в полную меру своих сил.

Слушайте каждого члена группы внимательно, не перебивая.

Говорите коротко, ясно, чтобы все могли высказаться

Поддерживайте друг друга, несмотря на интеллектуальные разногласия.

Отвергая предложенную идею, делайте это вежливо и не забывайте предлагать альтернативу.

Если никто не может начать говорить, начинайте по часовой стрелке от капитана (координатора)

Выступать от имени группы почетно. Это делает не камикадзе, а подготовленный все группой ее полномочный представитель.

КАК РАБОТАТЬ В ГРУППЕ

Будь добросовестным по отношению к товарищам, работай в полную меру своих сил.

Слушайте каждого члена группы внимательно, не перебивая.

Говорите коротко, ясно, чтобы все могли высказаться

Поддерживайте друг друга, несмотря на интеллектуальные разногласия.

Отвергая предложенную идею, делайте это вежливо и не забывайте предлагать альтернативу.

Если никто не может начать говорить, начинайте по часовой стрелке от капитана (координатора)

Выступать от имени группы почетно. Это делает не камикадзе, а подготовленный все группой ее полномочный представитель.

КАК РАБОТАТЬ В ГРУППЕ

Будь добросовестным по отношению к товарищам, работай в полную меру своих сил.

Слушайте каждого члена группы внимательно, не перебивая.

Говорите коротко, ясно, чтобы все могли высказаться

Поддерживайте друг друга, несмотря на интеллектуальные разногласия.

Отвергая предложенную идею, делайте это вежливо и не забывайте предлагать альтернативу.

Если никто не может начать говорить, начинайте по часовой стрелке от капитана (координатора)

Выступать от имени группы почетно. Это делает не камикадзе, а подготовленный все группой ее полномочный представитель.

Задание 1.

Выясните, от чего и как зависит модуль силы трения скольжения.

Задание 2.

Сравните при одинаковых массах тел модули сил трения скольжения и качения.

Задание 3.

Сравните при одинаковых массах тел модули сухого и жидкого трения скольжения.

Задание 4.

Сравните модуль силы трения скольжения от площади соприкасающихся поверхностей.

Задание 1.

Выясните, от чего и как зависит модуль силы трения скольжения.

Задание 2.

Сравните при одинаковых массах тел модули сил трения скольжения и качения.

Задание 3.

Сравните при одинаковых массах тел модули сухого и жидкого трения скольжения.

Задание 4.

Сравните модуль силы трения скольжения от площади соприкасающихся поверхностей.

Задание 1.

Выясните, от чего и как зависит модуль силы трения скольжения.

Задание 2.

Сравните при одинаковых массах тел модули сил трения скольжения и качения.

Задание 3.

Сравните при одинаковых массах тел модули сухого и жидкого трения скольжения.

Задание 1.

Выясните, от чего и как зависит модуль силы трения скольжения.

Задание 2.

Сравните при одинаковых массах тел модули сил трения скольжения и качения.

Задание 3.

Сравните при одинаковых массах тел модули сухого и жидкого трения скольжения.

Подсказка №1 (К заданию 1)

Выясните, как зависит модуль силы трения от рода поверхностей и силы давления.

Подсказка №2 (К заданию 1)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно перемещайте деревянный брусок с тремя грузами сначала по гладкой поверхности доски, затем по шероховатой. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

2. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно перемещайте деревянный брусок по шероховатой поверхности доски – сначала с одним грузом, затем с двумя, тремя. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Подсказка №1 (К заданию 2)

Измерьте модуль силы трения скольжения и модуль силы трения качения.

Подсказка №2 (К заданию 2)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения качения, равномерно перемещая тележку на колесиках с шестью грузами внутри.

2. Уберите колеса и измерьте силу трения скольжения, перемещая тележку без колес (с теми же грузами). Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Подсказка №1 (К заданию 3)

Выясните, как зависит модуль силы трения при перемещении деревянного бруска по твердой и жидкой поверхности.

Подсказка №2 (К заданию 3)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения, равномерно перемещая брусок по твердой поверхности.

2. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения, равномерно перемещая брусок по поверхности жидкости в кювете. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Подсказка №1 (К заданию 1)

Выясните, как зависит модуль силы трения от рода поверхностей и силы давления.

Подсказка №2 (К заданию 1)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно перемещайте деревянный брусок с тремя грузами сначала по гладкой поверхности доски, затем по шероховатой. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

2. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно перемещайте деревянный брусок по шероховатой поверхности доски – сначала с одним грузом, затем с двумя, тремя. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Подсказка №1 (К заданию 2)

Измерьте модуль силы трения скольжения и модуль силы трения качения.

Подсказка №2 (К заданию 2)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения качения, равномерно перемещая тележку на колесиках с шестью грузами внутри.

2. Уберите колеса и измерьте силу трения скольжения, перемещая тележку без колес (с теми же грузами). Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

Подсказка №1 (К заданию 3)

Выясните, как зависит модуль силы трения при перемещении деревянного бруска по твердой и жидкой поверхности.

Подсказка №2 (К заданию 3)

1. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения, равномерно перемещая брусок по твердой поверхности.

2. С помощью горизонтально расположенного динамометра сначала измерьте силу трения, равномерно перемещая брусок по поверхности жидкости в кювете. Сравните показания динамометра. Сделайте вывод.

направление

Способ измерения

Графическое изображение

Причины появления силы

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Первомайская средняя общеобразовательная школа»

п. Первомайский

Исследовательская работа

«Сила трение и её полезные свойства»

Выполнил: Платон Алексей,

ученик 9 – «Д» класса

Руководитель:

,

учитель физики

п. Первомайский

Тамбовской области

2012

1. Введение 3

2. Исследование общественного мнения. 4

3. Что такое трение (немного теории). 5

3.1. Трение покоя. 5

3.2. Трение скольжения. 6

3.3. Трение качения. 6

3.4. Историческая справка. 8

3.5. Коэффициент трения. 9

3.6. Роль сил трения. 11

4. Результаты экспериментов. 12

5. Конструкторская работа и выводы. 13

6. Заключение. 15

7. Список использованной литературы. 16

1. Введение

Проблема: Понять – нужна ли нам сила трения и, узнать её полезные свойства.

Как разгоняется автомобиль, и какая сила замедляет его при торможении? Почему автомобиль «заносит» на скользкой дороге? Что служит причиной быстрого износа деталей? Почему автомобиль, разогнавшись до больших скоростей не может резко остановиться? Как удерживаются растения в почве? Почему живую рыбу трудно в руке удержать? Чем объяснить высокий процент травматизма и дорожно-транспортных происшествий во время гололедицы в зимний период?

Ответы на эти и многие другие вопросы, связанные с движением тел, дают законы трения.

Из приведенных вопросов следует, что трение является и вредным и полезным явлением.

В 18 веке французский физик открыл закон, согласно которому сила трения между твердыми телами не зависит от площади соприкосновения, а пропорциональна силе реакции опоры и зависит от свойств соприкасающихся поверхностей. Зависимость силы трения от свойств соприкасающихся поверхностей характеризуется коэффициентом трения. Коэффициент трения лежит в пределах от 0,5 до 0,15. Хотя с тех пор было выдвинуто немало гипотез, объясняющих этот закон, до сих пор полной теории силы трения не существует. Трение определяется свойствами поверхности твердых тел, а они очень сложны и до конца еще не исследованы.

Основные цели данного проекта : 1) Изучить природу сил трения; исследовать факторы, от которых зависит трение; рассмотреть виды трения.

2) Выяснить, как человек получил знания об этом явлении, какова его природа.

3)Показать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы знаем об этом явлении?»

4)Создать демонстрационные эксперименты; объяснить результаты наблюдаемых явлений.

Задачи: Проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления; выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения; продумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения тел.

Для достижения поставленных целей над данным проектом работали по следующим направлениям:

1) Исследование общественного мнения;

2) Изучение теории трения;

3) Эксперимент;

4) Конструирование.

Актуальность проблемы. Явление трения встречается в нашей жизни очень часто. Все движения соприкасающихся тел друг относительно друга всегда происходит с трением. Сила трения всегда влияет в большей или меньшей степени на характер движения.

Гипотеза. Сила трения полезна, зависит от рода трущихся поверхностей, и силы давления.

Практическая значимость состоит в применении зависимости силы трения от силы реакции опоры, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости движения в природе. Также необходимо это учитывать в технике и в быту.

Научный интерес заключается в том, что в процессе изучения данного вопроса получены некоторые сведения о практическом применении явления трения.

2. Исследование общественного мнения.

Цели: показать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы знаем об этом явлении?»

Были изучены пословицы, поговорки, в которых проявляется сила трения покоя, качения, скольжения, изучали человеческий опыт в применении трения, способов борьбы с трением.

Пословицы и поговорки:

Не будет снега, не будет и следа.

Тихий воз будет на горе.

Тяжело против воды плыть.

Любишь кататься, люби и саночки возить.

Терпенье и труд все перетрут.

От того и телега запела, что давно дегтя не ела.

И строчит, и валяет, и гладит, и катает. А все языком.

Врет, что шелком шьет.

Возьмем монету и потрем ею о шершавую поверхность. Мы отчетливо ощутим сопротивление - это и есть сила трения. Если тереть побыстрее, монета начнет нагреваться, напомнив нам о том, что при трении выделяется теплота - факт, известный еще человеку каменного века, ведь именно таким способом люди впервые научились добывать огонь.

Трение дает нам возможность ходить, сидеть, работать без опа­сения, что книги и тетради упадут со стола, что стол будет сколь­зить, пока не упрется в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили.

Однако маленькое трение на льду может быть успешно ис­пользовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, на­груженные 70 тоннами бревен.

Трение - не только тормоз для движения. Это еще и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с кото­рой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. При раскопках одного из древнейших шумерских городов - Урука - обнаружены остатки массивных деревянных колес, которым 4,5 тыс. лет. Колеса обиты медными гвоздями с очевидной це­лью - защитить обоз от быстрого изнашивания.

И в нашу эпоху борьба с изнашиванием технических уст­ройств - важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн ста­ли, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним.

Уже в античную эпоху в распоряжении инженеров находи­лись такие важнейшие средства для снижения трения в самих механизмах, как сменный металлический подшипник скольже­ния, смазываемый жиром или оливковым маслом, и даже под­шипник качения.

Первыми в мире подшипниками считаются ременные петли, поддерживающие оси допотопных шумерских повозок.

Подшипники со сменными металлическими вкладышами были хорошо известны в Древней Греции, где они применялись в колодезных воротах и мельницах.

Конечно, трение играет в нашей жизни и положительную роль, но оно и опасно для нас, особенно в зимний период, пери­од гололедов.

3. Что такое трение (немного теории)

Цели: изучить природу сил трения; исследовать факторы, от которых зависит трение; рассмотреть виды трения.

Сила трения

Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф, то сразу убе­димся, что не так-то просто это сделать. Его движению будет мешать взаимодействие ножек с полом, на котором он стоит. Различают 3 вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения. Мы хотим выяснить, чем эти виды отличаются друг от друга и что между ними общего?

3.1. Трение покоя

Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на наклон­ную доску. При не слишком большом угле наклона доски бру­сок может остаться на месте. Что будет удерживать его от со­скальзывания вниз? Трение покоя.

Прижмем свою руку к лежащей на столе тетради и передви­нем ее. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но поко­иться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заста­вили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемещает грузы, находящиеся на движу­щейся ленте транспортера, препятствует развязыванию шнур­ков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т. д.

Сила трения покоя может быть разной. Она растет вместе с силой, стремящейся сдвинуть тело с места. Но для любых двух соприкасающихся тел она имеет некоторое максимальное зна­чение, больше которого быть не может. Например, для деревян­ного бруска, находящегося на деревянной доске, максимальная сила трения покоя составляет примерно 0,6 от его веса. Прило­жив к телу силу, превышающую максимальную силу трения по­коя, мы сдвинем тело с места, и оно начнет двигаться. Трение покоя при этом сменится трением скольжения.

3.2. Трение скольжения

Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет свое дви­жение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольже­ния, направленного всегда в сторону, противоположную на­правлению движения тела. Причины возникновения силы тре­ния:

1) Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле все­гда имеют микроскопические неровности (выступы, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неров­ности зацепляются друг за друга и тем самым мешают движе­нию;

2) межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное при­тяжение проявляется в тех случаях, когда поверхности соприкасающихся тел хорошо отполированы. Так, например, при отно­сительном скольжении двух металлов с очень чистыми и ров­ными поверхностями, обработанными в вакууме с помощью специальной технологии, сила трения оказывается намного сильнее, чем сила трения между брусками дерева друг с другом, и дальнейшее скольжение становится невозможно.

3.3. Трение качения

Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, по­добно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потому перед ним всё время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обу­словлено трение качения. При этом, чем дорога тверже, тем тре­ние качения меньше. При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения (это было замечено еще в древности). Так, ножки тяжелых предметов, на­пример, кроватей, роялей и т. п., снабжают роликами. В технике для уменьшения трения в машинах широко пользуются под­шипниками качения, иначе называемыми шариковыми и роли­ковыми подшипниками.

Эти виды трения относятся к сухому трению. Мы знаем, по­чему книга не проваливается сквозь стол. Но что мешает ей со­скользнуть, если стол немного наклонен? Наш ответ - трение! Мы попытаемся объяснить природу силы трения.

На первый взгляд, объяснить происхождение силы трения очень просто. Ведь поверхность стола и обложка книги шерохо­ваты. Это чувствуется на ощупь, а под микроскопом видно, что поверхность твердого тела более всего напоминает горную страну. Бесчисленные выступы цепляются друг за друга, немно­го деформируются и не дают книге соскользнуть. Таким образом, сила трения покоя вызвана теми же силами взаимодействия молекул, что и обычная упругость.

Если мы увеличим наклон стола, то книга начнет скользить. Очевидно, при этом начинаются «скалывание» бугорков, разрыв молекулярных связей, не способных выдержать возросшую на­грузку. Сила трения по-прежнему действует, но это уже будет сила трения скольжения. Обнаружить «скалывание» бугорков не представляет труда. Результатом такого «скалывания» является износ трущихся деталей.

Казалось бы, чем тщательнее отполированы поверхности, тем меньше должна быть сила трения. До известной степени это так. Шлифовка снижает, например, силу трения между двумя стальными брусками. Но не беспредельно! Сила трения внезап­но начинает расти при дальнейшем увеличении гладкости по­верхности. Это неожиданно, по все же объяснимо.

По мере сглаживания поверхностей они все теснее и теснее прилегают друг к другу.

Однако до тех пор, пока высота неровностей превышает не­сколько молекулярных радиусов, силы взаимодействия между молекулами соседних поверхностей отсутствуют. Ведь это очень короткодействующие силы. При достижении некоего со­вершенства шлифовки поверхности сблизятся настолько, что силы сцепления молекул включатся в игру. Они начнут препят­ствовать смещению брусков друг относительно друга, что и обеспечивает силу трения покоя. При скольжении гладких бру­сков молекулярные связи между их поверхностями рвутся по­добно тому, как у шероховатых поверхностей разрушаются свя­зи внутри самих бугорков. Разрыв молекулярных связей - вот то главное, чем отличаются силы трения от сил упругости. При возникновении сил упругости таких разрывов не происходит. Из-за этого силы трения зависят от скорости.

Часто в популярных книгах и научно-фантастических рас­сказах рисуют картину мира без трения. Так можно очень на­глядно показать как пользу, так и вред трения. Но не надо забы­вать, что в основе трения лежат электрические силы взаимодействия молекул. Уничтожение трения фактически означало бы уничтожение электрических сил и, следовательно, неизбежный полный распад вещества.

Но ведь знания о природе трения пришли к нам не сами со­бой. Этому предшествовала большая исследовательская работа ученых-экспериментаторов на протяжении нескольких веков. Не все знания приживались легко и просто, многие требовали мно­гократных экспериментальных проверок, доказательств. Самые светлые умы последних столетий изучали зависимость модуля силы трения от многих факторов: от площади соприкосновения поверхностей, от рода материала, от нагрузки, от неровностей поверхностей и шероховатостей, от относительной скорости движения тел. Имена этих ученых: Леонардо да Винчи, Амон-тон, Леонард Эйлер, Шарль Кулон - это наиболее известные имена, но были еще рядовые труженики науки. Все ученые, уча­ствовавшие в этих исследованиях, ставили опыты, в которых совершалась работа по преодолению силы трения.

3.4. Историческая справка

Шел 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников.

Он таскал по полу, то плотно свитую веревку, то ту же верев­ку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающих­ся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеж­дены, что чем больше площадь касания, тем больше сила тре­ния. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей по­верхности будет больше таких точек касания, поэтому сила тре­ния должна зависеть от площади трущихся тел.

Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зави­сит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и степени гладкости или шероховатости их поверхности. Он получил следующие результаты:

1. От площади не зависит.

2. От материала не зависит.

3. От величины нагрузки зависит (пропорционально ей).

4. От скорости скольжения не зависит.

5. Зависит от шероховатости поверхности.

1699 год. Французский ученый Амонтон в результате своих опытов так ответил на те же пять вопросов. На первые три - так же, на четвертый - зависит. На пятый - не зависит. Получалось, и Амонтон подтвердил столь неожиданный вывод Леонардо да Винчи о независимости силы трения от площади соприкасаю­щихся тел. Но в то же время он не согласился с ним в том, что сила трения не зависит от скорости скольжения; он считал, что сила трения скольжения зависит от скорости, а с тем, что сила трения зависит от шероховатостей поверхностей, не соглашался.

В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков насчиты­валось до тридцати исследований на эту тему. Их авторы согла­шались только в одном - сила трения пропорциональна силе нормального давления, действующей на соприкасающиеся тела. А по остальным вопросам согласия не было. Продолжал вызы­вать недоумение даже у самых видных ученых эксперименталь­ный факт: сила трения не зависит от площади трущихся тел.

1748 год. Действительный член Российской Академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопросов о трении. На первые три - такие же, как и у предыдущих, но в чет­вертом он согласился с Амонтоном, а в пятом - с Леонардо да Винчи.

1779 год. В связи с внедрением машин и механизмов в про­изводство назрела острая необходимость в более глубоком изу­чении законов трения. Выдающийся французский физик Кулон занялся решением задачи о трении и посвятил этому два года. Он ставил опыты на судостроительной верфи , в одном из портов Франции. Там он нашел те практические производственные ус­ловия, в которых сила трения играла очень важную роль. Кулон на все вопросы ответил - да. Общая сила трения в какой-то ма­лой степени все же зависит от размеров поверхности трущихся тел, прямо пропорциональна силе нормального давления, зави­сит от материала соприкасающихся тел, зависит от скорости скольжения и от степени гладкости трущихся поверхностей. В дальнейшем ученых стал интересовать вопрос о влиянии смазки, и были выделены виды трения: жидкостное, чистое, сухое и граничное.

Правильные ответы

Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел: чем больше сила нормального давле­ния, тем больше сила трения. Точные измерения показывают, что модуль силы трения скольжения зависит от модуля относи­тельной скорости.

Сила трения зависит от качества обработки трущихся по­верхностей и увеличения вследствие этого силы трения. Если тщательно отполировать поверхности соприкасающихся тел, то число точек касания при той же силе нормального давления увеличивается, а следовательно, увеличивается и сила трения. Трение связано с преодолением молекулярных связей между соприкасающимися телами.

3.5.Коэффициент трения

Сила трения зависит от силы, прижимающей данное тело к поверхности другого тела, т. е. от силы нормального давления N и от качества трущихся поверхностей.

В опыте с трибометром силой нормального давления служит вес бруска. Измерим силу нормального давления, равную весу чашечки с гирьками в момент равномерного скольжения бруска. Увеличим теперь силу нормального давления вдвое, поставив грузы на брусок. Положив на чашечку добавочные гирьки, снова заставим брусок двигаться равномерно.

Сила трения при этом увеличится вдвое. На основании по­добных опытов было установлено, что, при неизменных мате­риале и состоянии трущихся поверхностей сила их трения прямо пропорциональна силе нормального давления, т. е.

Величина, характеризующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся поверхностей, назы­вается коэффициентом трения. Коэффициент трения измеряется отвлеченным числом, показывающим, какую часть силы нор­мального давления составляет сила трения

μ зависит от ряда причин. Опыт показывает, что трение ме­жду телами из одинакового вещества, вообще говоря, больше, чем между телами из разных веществ. Так, коэффициент трения стали по стали больше, чем коэффициент трения стали по меди. Объясняется это наличием сил молекулярного взаимодействия, которые у однородных молекул значительно больше, чем у раз­нородных.

Влияет на трение и качество обработки трущихся поверхно­стей.

Когда качество обработки этих поверхностей различно, то неодинаковы и размеры шероховатостей на трущихся поверхно­стях, тем прочнее сцепление этих шероховатостей, т. е. больше μ трения. Следовательно, одинаковому материалу и качеству обработки обеих трущихся поверхностей соответствует наи­большее значение font-size:14.0pt;line-height:115%"> силы взаимодействия. Если в предыдущей формуле под F тр под­разумевали силу трения скольжения, то μ будет обозначать ко­эффициент трения скольжения, если же FTp заменить наиболь­шим значением силы трения покоя F макс ., то μ будет обозначать коэффициент трения покоя

Теперь проверим, зависит ли сила трения от площади сопри­косновения трущихся поверхностей. Для этого положим на по­лозья трибометра 2 одинаковых бруска и измерим силу трения между полозьями и «сдвоенным» бруском. Затем положим их на полозья порознь, сцепив друг с другом, и снова измерим силу трения. Оказывается, что, несмотря на увеличение площади трущихся поверхностей во втором случае, сила трения остается прежней. Отсюда следует, что сила трения не зависит от вели­чины трущихся поверхностей. Такой, на первый взгляд стран­ный, результат опыта объясняется очень просто. Увеличив пло­щадь трущихся поверхностей, мы тем самым увеличили количе­ство зацепляющихся друг за друга неровностей на поверхности тел, но одновременно уменьшили силу, с которой эти неровно­сти прижимаются друг к другу, так как распределили вес бру­сков на большую площадь.

Опыт показал, что сила трения зависит от скорости движе­ния. Однако при малых скоростях этой зависимостью можно пренебречь. Пока скорость движения невелика, сила трения воз­растает при увеличении скорости. Для больших скоростей дви­жения наблюдается обратная зависимость: с увеличением ско­рости силы трения убывает. Следует отметить, что все установ­ленные соотношения для силы трения носят приближённый характер.

Сила трения значительно изменяется в зависимости от со­стояния трущихся поверхностей. Особенно сильно она умень­шается при наличии жидкой прослойки, например масла, между трущимися поверхностями (смазка). Смазкой широко пользуют­ся в технике для уменьшения сил вредного трения.

3.6. Роль сил трения

В технике и в повседневной жизни силы трения играют ог­ромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, в других - вред. Сила трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные узлы и т. д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать ста­нок, сколотить ящик.

Трение увеличивает прочность сооружений; без трения нельзя производить ни кладку стен здания, ни закрепление телеграфных столбов, ни скрепление частей машин и сооружений болтами, гвоздями, шурупами. Без трения не могли бы удерживаться растения в почве. Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя Землю на­зад, а Земля с такой же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между по­дошвой ноги и Землей.

Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется че­ловек.

Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это за­трудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить трение по­коя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком. Сказанное относится и к движению электровоза, автомобиля. Колёса, соединенные с двигателем, называются ведущими.

Когда ведущее колесо с силой, создаваемой двигателем, тол­кает рельс назад, то сила, равная трению покоя и приложенная к оси колеса, двигает вперед электровоз или автомобиль. Итак, трение между ведущим колесом и рельсом или Землей - полез­но. Если оно мало, то колесо буксует, а электровоз или автомо­биль стоит на месте. Трение же, например, между движущимися частями работающей машины вредно. Для увеличения трения посыпают рельсы песком. В гололедицу очень трудно ходить пешком и передвигаться на автомобилях, так как трение покоя очень мало. В этих случаях посыпают тротуары песком и надевают цепи на колеса автомобилей, чтобы увеличить трение покоя.

Силой трения также пользуются для удержания тел в со­стоянии покоя или для их остановки, если они движутся. Вра­щение колес прекращается с помощью тормозных колодок, тем или иным способом прижимаемых к ободу колеса. Наиболее распространены воздушные тормоза, в которых тормозная ко­лодка прижимается к колесу при помощи сжатого воздуха.

Рассмотрим подробнее движение лошади, тянущей сани. Лошадь ставит ноги и напрягает мускулы таким образом, что в отсутствие сил трения покоя ноги скользили бы назад. При этом возникают силы трения покоя, направленные вперед. На сани же, которые лошадь тянет вперед через постромки с силой, со стороны земли действует сила трения скольжения, направленная назад. Чтобы лошадь и сани получили ускорение, необходимо, чтобы сила трения копыт лошади о поверхность дороги, была больше, чем сила трения, действующая на сани. Однако, как бы ни был велик коэффициент трения подков о землю, сила трения покоя не может быть больше той силы, которая должна была вызвать скольжение копыт, т. е. силы мускулов лошади. Поэтому даже тогда, когда ноги лошади не скользят, все же она иногда не может сдвинуть с места тяжелые сани. При движении (ког­да началось скольжение) сила трения несколько уменьшается; поэтому часто достаточно только помочь лошади сдвинуть сани с места, чтобы потом она могла их везти.

4. Результаты экспериментов

Цель: выяснить зависимость силы трения скольжения от следующих факторов:

От нагрузки;

От площади соприкосновения трущихся поверхностей;

От трущихся материалов (при сухих поверхностях).

Оборудование: динамометр лабораторный с жесткостью пружины 40 Н/м; динамометр круглый демонстрационный (пре­дел - 12Н); деревянные бруски - 2 штуки; набор грузов; дере­вянная дощечка; кусок металлического листа; плоский чугун­ный брусок; лед; резина.

Результаты экспериментов

1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки.

m, (г)			1120
FTP(H)

2. Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей.

S (см2)
FTP(H)	0,35	0,35	0,37

3. Зависимость силы трения от размеров неровностей тру­щихся поверхностей: дерево по дереву (различные способы об­работки поверхностей).

	1 лакированное	2 деревянное	3 тканевое
	0 , 9Н		1 , 4Н

При исследовании силы трения от материалов трущихся поверхностей мы используем один брусок массой 120 г и разные контактные поверхности. Используем формулу:

Мы рассчитывали коэффициенты трения скольжения для следующих материалов:

№ п/п	Трущиеся материалы (при сухих поверхностях)	Коэффициент трения (при движении)
	Дерево по дереву (в среднем)	0,28
	Дерево по дереву (вдоль волокон)	0,07
	Дерево по металлу	0,39
	Дерево по чугуну	0,47
	Дерево по льду	0,033

5. Конструкторская работа и выводы

Цели: создать демонстрационные эксперименты; объяснить результаты наблюдаемых явлений.

Опыты по трению

Изучив литературу, мы отобрали несколько опытов, которые решили осуществить сами. Мы продумали эксперименты, и попытались объяснить результаты наших экспериментов. В качестве приборов и инструментов мы взяли:, деревянную линейку, ножи, наждачную бумагу, точильный круг.

Опыт №1

Цилиндрический ящик диаметром 20см и высотой 7см наполнен песком. В песок зарыта легкая фигурка с грузом на ногах, а на его поверхность положен металлический шарик. При встряхивании ящика фигурка высовывается из песка, а шарик тонет в нем. При встряхивании песка ослабляются силы трения между песчинками, он становится удобоподвижным и приобретает свойства жидкости. Поэтому тяжелые тела «тонут» в песке, а легкие «всплывают».

Опыт № 2 Точка ножей в мастерских. Обработка поверхностей деталей с помощью наждачной бумаги. Явления основаны на раскалывании зазубрин между соприкасающимися поверхностями.

Опыт №3 При многократном разгибании и сгибании проволоки место изгиба нагревается. Это происходит за счет трения между отдельными слоями металла.

Также при натирании монеты о горизонтальную поверхность, монета нагревается.

Результатами этих опытов можно объяснить многие явления.

Например, случай в мастерских. Во время работы за станком у меня произошло задымление между трущимися поверхностями подвижных частей станка. Это объясняется явлением трения между соприкасающимися поверхностями. Для предотвращения данного явления необходимо было смазать трущиеся поверхности и уменьшить тем самым силу трения.

6. Заключение

Мы выяснили, что человек издавна использует знания о яв­лении трения, полученные опытным путем. Начиная с XV - XVI веков, знания об этом явлении становятся научными: ставятся опыты по определению зависимостей силы трения от многих факторов, выясняются закономерности.

Теперь мы точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от скорости относительного движения тел; от размера неровностей или шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит.

Теперь мы можем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строением вещества, силой взаимодействия между молекулами.

Мы провели серию экспериментов, проделали примерно такие же опыты, как и ученые, и получили примерно такие же результаты. Получилось, что экспериментально мы подтвердили все утверждения, высказанные нами.

Нами была создана серия экспериментов, помогающих по­нять и объяснить некоторые «трудные» наблюдения.

Но, наверное, самое главное - мы поняли, как здорово до­бывать знания самим, а потом делиться ими с другими.

Список использованной литературы.

1. Элементарный учебник физики:Учебное пособие. В 3-хт. /Под ред. . Т.1 Механика. Молекулярная физика. М.:Наука, 1985.

2. , Проказа механики и техники: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1993.

3. Бытько, ч.1 и 2. Механика. Молекулярная физика и теплота. М.: Высшая школа, 1972.

4. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика Ч.1 Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира/Глав. Ред. . – М.:Аванта+, 2000

· http :// demo . home . nov . ru / favorite . htm

· http://gannalv. *****/tr/

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

· http://class-fizika. *****/7_tren. htm

· http://www. *****/component/option, com_frontpage/Itemid,1/

Одна из проблем современной школы – снижение интереса к физике. Я задала себе вопрос: Какими средствами может воспользоваться учитель, чтобы сформировать у учащихся положительное отношение к предмету, вызвать у них познавательный интерес к знаниям? Можно предложить такую схему воспитания у школьников увлечения учебным предметом: от любопытства к удивлению, от него к активной любознательности и стремлению узнать, от них к прочному знанию и научному поиску.

Остановлюсь подробнее на первой стадии - удивления и любопытства: у школьников возникает ситуативный интерес, проявляющийся при демонстрации эффектного опыта, прослушивании рассказа об интересном случае из истории физики, причем его объектом является не содержание предмета, а чисто внешние моменты урока - оборудование, мастерство учителя, формы работы на уроке.

Новизна, непосредственный интерес и эмоциональная привлекательность вызывают прежде всего непроизвольное внимание. В свою очередь, непроизвольное внимание вызывает непроизвольное запоминание. Каждый учитель хорошо знает, что при проверке домашнего задания ученик, отвечая на поставленный вопрос, начинает с описания опыта, который он видел на предыдущем уроке. Зрительные образы демонстрационных опытов сохраняются в памяти и выполняют функцию ориентиров, опор, на основании которых восстанавливается остальная часть изученного учебного материала.

Я полностью согласна с психологами, которые отмечают, что сложный зрительный материал запоминается лучше, чем его описание. Поэтому демонстрация опытов запечатлевается памятью учащихся значительно лучше, чем рассказ учителя о физических опытах.

Однако ученики, вспоминая демонстрационные опыты, вносят в свое описание изменения, которые обусловлены не только забыванием некоторых деталей, но и преобразованием описания в форму, более, легкую для понимания. Вспоминая, ученики выделяют детали опытов, которые представляются им наиболее значимыми и интересными. Все это свидетельствует о том, что припоминание является не простым воспроизведением, а конструктивным процессом.

Таким образом, я считаю, что демонстрация опытов развивает внимание и память учащихся на стадии эмпирического познания изучаемых явлений и закономерностей.

В этой связи предлагается использовать эффектные опыты, поскольку у учащихся возникает не только живой интерес к демонстрации явления, но и бурное обсуждение разгадки явления (проблемная ситуация). Таким образом, при показе эффектного опыта, мы убиваем сразу двух зайцев: демонстрируем физическое явление и создаем проблемную ситуацию. А в качестве "побочного эффекта" пробуждаем интерес к предмету. Поэтому, характер и форма организации учебно-познавательной деятельности учащихся: проблемно – поисковый, исследовательский и репродуктивный характер деятельности позволяет осуществить комплексное применение знаний учащихся.

Я как учитель совместно с учащимися ставила цели:

Образовательная:систематизация знаний по теме “Сила трения”: знать природу силы трения, формировать умение различать виды трения; сравнивать их в разных практических ситуациях; обосновывать необходимость увеличения и уменьшения силы трения; формировать у ребят умение осуществлять самоконтроль с помощью конкретных вопросов и использования дидактического материала.

Развивающая:совершенствовать навыки самостоятельной работы, активизировать мышление школьников, умение самостоятельно формулировать выводы, развивать речь. Развитие творческих способностей на основе практической работы. Отработка практических навыков в работе с физическим оборудованием.

Воспитательная: развитие чувства взаимопонимания и взаимопомощи в процессе совместного выполнения экспериментального задания; развитие мотивации изучения физики, используя разнообразные приёмы деятельности, сообщая интересные сведения.

В ходе такого вида деятельности у учащихся формируются способности к структурированию и систематизации изучаемого предметного содержания. Освещение темы сопровождается демонстрацией презентации с последующим обсуждением и объяснением явлений, происходящих из-за наличия силы трения. Демонстрируются способы изменения силы трения на практике. Учащиеся имеют возможность анализировать происходящее и делать выводы.

Наряду с этим, происходит развитие метапредметных УУД: коммуникативные – выражать с достаточной полнотой полнотой и точностью свои мысли, добывать недостающую информацию с помощью вопросов; регулятивные – осознавать самого себя как движущую силу своего научения, свою способность к преодолению препятствий и самокоррекции, составлять план решения задачи, самостоятельно исправлять ошибки; познавательные – уметь создавать модели для решения учебных и познавательных задач, выделять и классифицировать существенные характеристики объекта. А так же планируются результаты личностные: формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики.

Цель:

• познакомить с видами силы трения;
• выяснить от чего зависит сила трения

Задача:

• определить значение силы трения в повседневной жизни, природе.

Трение – явление, сопровождающее нас с детства, на каждом шагу, а потом ставшее таким привычным и таким незаметным.

Сила трения в сказках: “Колобок” (сила трения качения), “Репка” (сила трения покоя), “Медвежья горка” (сила трения скольжения), “Царевна лягушка” (сила трения качения).

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело.

Виды силы трения: Fтр.качения, Fтр.скольжения, Fтр.покоя, но возможна замена одного вида трения другим (Fтр.скольжения на Fтр.качения). При помощи бруска, динамометра и двух карандашей можно продемонстрировать, что Fтр.скольжения больше, чем Fтр.качения.

Зависимость силы трения от некоторых показателей демонстрируют следующие опыты:

С помощью динамометра, бруска и набора грузов показываем, что сила трения зависит от силы нормального давления;

На место гладкой поверхности кладем шероховатый лист бумаги (сила трения зависит от материала);

Устраняем пластилин с поверхности, измеряем при этом силу трения до и после;

Используем смазку, что ведет к уменьшению силы трения;

Сила трения почти не зависит от площади опоры.

У силы трения есть свои плюсы и, к сожалению, минусы. В том случае, когда оно полезно – стараются увеличить. Если вредно – пытаются уменьшить (использование смазки, подшипников, которые уменьшают силу трения в 20-30 раз).

Вот несколько примеров. Мелодия, исходящая от скрипки существует за счет того, что смычок приводит в колебание струны. Струна под смычком всегда движется медленнее, чем смычок. Когда струна движется навстречу смычку, то сила трения скольжения тормозит струну, замедляя ее движение. А когда смычок движется по направлению струны, то сила трения скольжения наоборот “тащит” струну за собой, не давая ей отставать. Когда зимой на дорогах образовывается лед, то велика вероятность аварий, также пешеходы могут получить травмы на заледеневших тропинках. Чтобы этого избежать, можно насыпать песок на дорогу, тем самым увеличили силу трения. Польза силы трения качения в том, что катящееся колесо немного вдавливается в дорогу, и перед ним образуется небольшой бугорок, который приходится преодолевать. Так происходит движение. В 1779 году французский физик Кулон установил, от чего зависит максимальная сила трения покоя. Чем тяжелее книга, лежащая на столе, чем сильнее она прижимается к столу, тем труднее ее сдвинуть. Именно за счет трения покоя все остается на своих местах: шнурки не развязываются, гвоздь держится в стене, шкаф стоит на своем месте. Можно сделать выводы о плюсах силы трения. Благодаря этой силе мы можем стоять или двигаться вперед, замедлять или ускорять движение отдельных тел.

Но, наряду с плюсами, есть еще и минусы. Человек никогда не сможет изобрести вечный двигатель, т.к. со временем любое движение прекратится из-за силы трения и приходится время от времени это движение сохранять – воздействовать на него. Трение не только тормоз для движения, это еще и главная причина изнашивания технических устройств - проблема, с которой человек столкнулся на заре цивилизации.

Леонардо де Винчи занимался многими вопросами деталей машин, трения и износа. Сила трения направленна в противоположную от приложенной силы сторону, и это приводит к совершению большой работы.

Основной характеристикой трения является коэффициент трения “мю”, который определяется материалами, из которых изготавливают поверхности взаимодействующих тел.

В жизни многих растений трение играет положительную роль. Например, лианы, хмель, горох, бобы и др. вьющиеся растения благодаря трению могут цепляться за опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Между опорой и стеблем возникает большая сила трения, т.к. стебли плотно прилегают к опоре. У растений, имеющие корнеплоды, такие, как морковь, свекла, сила трения о грунт способствует удержанию их в почве. С ростом корнеплода, давление окружающей земли на него увеличивается, и сила трения тоже возрастает. Поэтому так трудно вытащить из земли большую репу, свеклу. Таким растениям, как репейник, трение помогает распространять семена, имеющие колючки с небольшими крючками на концах. Эти колючки зацепляются за шерсть животных и вместе с ними перемещаются. Семена же гороха, ореха, благодаря своей шарообразной форме и малому трению качения, перемещаются легко сами.

Организмы многих живых существ приспособились к трению, научились его уменьшать или увеличивать. Тело рыб имеют обтекаемую форму и покрыто слизью, что позволяет им развивать при плавании большую скорость. Щетинистый покров моржей, тюленей, морских львов помогает им передвигаться по суше и льдинам. Чтобы увеличить сцепление с грунтом, стволами деревьев, на конечностях животных имеется целый ряд приспособлений: когти, острые края копыт, подковные шипы, тело пресмыкающихся покрыто бугорками и чешуйками. Действие органов хватания (хватательные органы жуков, клешни рака; передние конечности и хвост некоторых пород обезьян; хобот слона) тоже связано с трением. У многих живых организмов существуют приспособления, благодаря которым трение получается небольшим при движении в одном направлении и резко увеличивается при движении в обратном направлении. Это, например, шерсть и чешуйки, растущие наклонно к поверхности кожи. На этом принципе основано движение дождевого червя. Водяной жук-вертячка быстро носится на поверхности воды. Быстроте передвижения он обязан покрывающей тело жировой смазке, которая значительно уменьшает трение о воду.

Кости животных и человека в местах их подвижного сочленения имеют очень гладкую поверхность, а внутренняя оболочка полости сустава выделяет специальную жидкость, которая служит суставной “смазкой”. При глотании пищи и ее движении по пищеводу трение уменьшается за счет предварительного дробления и пережевывания пищи, а также смачивания ее слюной. При действии же органов движения у животных и человека трение проявляется как полезная сила.

Пословицы и поговорки о силе трения, сказанные людьми и взятые из жизненного опыта:

• Скрипит, как несмазанная телега.
• От того телега запела, что давно дегтя не ела.
• Против шерсти не гладят.
• Прошло дело как по маслу.
• Хорошо смазал – хорошо поехал.
• Живет как сыр в масле.
• Где скрипит, там и мажут
• Не тертая стрела в бок идет.
• Плуг от работы блестит.
• Три, три – будет дырка.

Опыты, демонстрирующие силу трения:

Опыт №1 . Вращение сырого и вареного яйца. Вареное яйцо вращается быстрее. В сыром яйце его желток и белок стараются сохранить неподвижное состояние (в этом проявляется их инерция) и своим трением о скорлупу тормозят его вращение.

Опыт №2. Развести в маленькой баночке марганцовку до темно-фиолетового цвета. Налить в другую банку простую воду. Затем, набрать пипеткой раствор марганцовки и капнуть в банку с высоты 1-2 сантиметра от поверхности воды. Кончик пипетки не должен колебаться. Руки должны опираться н локти. Капля, упав в воду, превращается в кольцо правильной формы, которое будет опускаться на дно банки, увеличиваясь в размере. Это объясняется тем, что когда капля упала в воду, она, встретив сопротивление, расплющилась. При движении ее вниз вследствие трения о воду, ее края завернулись. Получилось вихревое кольцо в виде баранки, вращающейся вокруг своей кольцевой оси.

Опыт №3. Положить на книгу шестигранный карандаш параллельно ее корешку. Медленно поднимать верхний край книги до тех пор, пока карандаш не начнет скользить вниз. Чуть уменьшить наклон книги и закрепить ее в теком положении, подложив под нее что-нибудь. Теперь карандаш, если его снова положить на книгу, съезжать не будет. Его удерживает на месте сила трения покоя. Достаточно щелкнуть пальцем по книге, сила трения покоя ослабнет, и карандаш поползет вниз.

Французский физик Гильом о роли силы трения: “Всем нам случалось выходить в гололедицу; сколько усилий стоило нам удерживаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделать, 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 возникает у нас, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой, или когда лошадь скользит по асфальту и падает. Изучая подобные явления, мы приходим к открытию тех следствий, к которым приводит трение. Инженеры стремятся его устранить в машинах – и хорошо делают. Однако, это правильно лишь в узкой специальной области. Во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно дает нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и чернильница упадут на пол, что стол будет скользить, пока не упрется в угол, а перо выскользнет из пальцев”.

Урок по физике «Сила трения»

Тема урока: Сила трения.

Цели урока: актуализировать и углубить знания учащихся о силе трения, выявить основные особенности силы трения, учет и применение в технике.

Оборудование: деревянный брусок, динамометр, набор грузов, листы наждачной бумаги, войлока, деревянная пластина, таблицы, дисковод, проектор, презентации урока.

Ход урока

I. Мотивация.

— Мы знаем, что физика – наука о природе. Вспомним Ф.И. Тютчева:

«Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не безликий лик, —

В ней есть душа, в ней есть свобода.

В ней есть любовь, в ней есть язык».

Да, у природы есть свой язык, и мы должны его понимать.

Падение яблока, взрыв сверхновой звезды, прыжок кузнечика или радиоактивный распад веществ происходят в результате взаимодействий. Существует четыре вида фундаментальных взаимодействий.

Гравитационное взаимодействие

Электромагнитное взаимодействие

Слабое взаимодействие

Сильное взаимодействие

Количественной мерой взаимодействия является – сила. Среди многочисленных сил электромагнитной природы выделим силу трения. В земных условиях трение сопутствует любому движению и покою тел.

II. Новый материал.

— Ребята, тема нашего урока «Сила трения».

С явлением трения мы знакомы уже давно. В походе можно услышать: «Не натрите ноги», в школе – «Сотрите с доски записи». Первые исследования трения были проведены великим итальянский ученым Леонардо да Винчи более 400 лет назад, но эти работы не были опубликованы. Законы трения были описаны французским ученым Гильомом Амонтоном в 1699 и Шарлем Кулоном в 1785 г.

— Ребята, дайте, пожалуйста, определение силы трения.

— Сила трения – сила, взаимодействующая при соприкосновении поверхностей тел, препятствующая их относительному перемещению, направленная вдоль поверхности соприкосновения.

Выясним причины трения.

— Сейчас мы, пользуясь предложенным оборудованием, определим силу трения. У вас на столах динамометры. Возьмем брусок, прикрепим его к динамометру, и будем тянуть брусок по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила по модулю равна силе трения, действующей на брусок.

I ряд дерево — по дереву
II ряд дерево — по войлоку
III ряд дерево — наждачная бумага

— Почему получились разные значения?

Причиной трения являются шероховатости соприкасающихся поверхностей: от смазки, веса тела, состояния трущихся поверхностей.

Другая причина – межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. (Проявляется в тех случаях, когда поверхности соприкасающихся тел хорошо отполированы).

При контакте твердых тел возможны три вида трения.

Опыт №1. Брусок, динамометр (трение покоя)

Динамометр прикрепляем к бруску и тянем. Действующая сила между бруском и поверхностью – сила трения покоя.

Опыт №2. Брусок, динамометр (трение скольжения)

Брусок скользит по поверхности – возникающая сила трения – сила трения скольжения.

Опыт №3. Тележка, динамометр

Тележка катиться по поверхности. Динамометр показывает силу трения качения.

Трение качения меньше трения скольжения и покоя. Однако из самых гениальных изобретений человечества – колесо. Хорошо известно, что несравнимо легче везти груз на тележке, чем тащить его.

— А сейчас просмотрим презентацию к этой части урока.

Очевидно, в реальной жизни важно учитывать трение. Посмотрим, как это делается в задаче о движении автотранспорта по дороге.

Ребята, вы видите, что для полной остановки автомобиля требуется определенное время. Поэтому соблюдайте правила пешеходов при переходе через дорогу.

В природе и технике трение имеет большое значение. Оно может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить. Например, поверхности шин у автомобиля делают с ребристыми выступами зимой, когда дорога бывает скользкая, ее посыпают песком.

Трение играет большую роль в жизни растений и животных.

Выступление учащихся.

О роли трения в жизни растений и животных.

В жизни многих растений трение играет положительную роль. Растения благодаря трению цепляются за находящиеся поблизости опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Трение здесь создается за счет того, что стебли многократно обвивают опоры и поэтому очень плотно прилегают к ним.

А вот растения, имеющие корнеплоды, такие, как морковь, свекла, брюква. Сила трения о грунт способствует удержанию корнеплода в почве. С ростом корнеплода давление окружающей земли на него увеличивается, а это значит, что сила трения тоже возрастает. Именно поэтому так трудно вытащить из земли большую свеклу, редьку, репу.

Таким растениям, как репейник, трение помогает распространять семена, имеющие колючки с небольшими крючками на концах.

Эти колючки зацепляются за шерсть животных и вместе с ними перемещаются. Семена же гороха, орехи благодаря своей шарообразной форме и малому трению качения перемещаются легко сами.

Путем длительной эволюции организмы многих живых существ приспособились к трению, научились его уменьшать или увеличивать. Так, тело рыб имеет обтекаемую форму и покрыто слизью, что позволяет им развивать при плавании большую скорость. Кости животных и человека в местах их подвижного сочленения имеют очень гладкую поверхность, а внутренняя оболочка полости сустава выделяет специальную синовиальную жидкость, которая служит как бы суставной «смазкой». При глотании пищи и ее движении по пищеводу трение уменьшается за счет предварительного дробления и пережевывания пищи, а также смачивания ее слюной.

Действие органов хватания (к ним можно отнести клешни рака, передние конечности и хвост некоторых пород обезьян и др.) тоже тесно связано с трением. Ведь предмет или живое существо будет тем прочнее схвачено, чем больше трение между ним и органом хватания. Величина же силы трения находится в прямой зависимости от прижимающей силы. Поэтому органы хватания устроены так, что могут либо охватывать добычу с двух сторон и зажимать ее, либо обвивать несколько раз и за счет этого стягивать с большой силой.

Во всех этих примерах трение полезно. Но оно может быть и вредным, тогда его необходимо уменьшить. В этом случае применяют смазку или подшипники.

Казалось бы, что может быть общего между подшипником и памятнику Петру Великому в Санкт-Петербурге. Послушаем историческую справку.

Выступление учащихся.

Может быть, не всем известны некоторые технические подробности создания памятника великому организатору государства Российского.

Для пьедестала памятника подготовили монолитную гранитную глыбу весом 80 тыс. пудов, т.е. более тысячи тонн! И доставили ее из деревни Лахти, что на берегу Финского залива, в Петербург. Как же в XVIII веке, не имея ни мощных тягачей, ни подъемных кранов, люди могли совершить такое чудо?

Обнаружена эта глыба была местным крестьянином Вишняковым. Глыбу называли Гром-камнем, так как в него однажды ударила молния, отбив большой осколок. Около 9 км пропутешествовал Гром-камень по суше, а потом по Неве на плотах был доставлен в Петербург. Небывалый успех русской техники того времени был даже отмечен особой медалью, на которой была вычеканена надпись: «Дерзновению подобно, 1770 год». И действительно, это был акт дерзновенный! Вся Европа только и говорила об этой невиданной операции, какой не повторялось с времен перевозки в древний Рим египетских памятников. Как же это было сделано? Смелый, остроумный проект передвижения Гром-камня дал кузнец из казенных мужиков, оставшийся, к сожалению, неизвестным. Он предложил перекатить камень на специально отлитых бронзовых шарах, заключенных в салазки. Салазки представляли собой большие бревна с выдолбленными вдоль них желобами, обитыми внутри медью. Гранитную глыбу поместили на помост из нескольких рядов плотно уложенных бревен, под которым находились желоба с шарами. Согнанные из ближайших деревень крестьяне при помощи канатов и воротов двигали камень к берегу. Несколько мужиков должны были все время смазывать шары говяжьим салом и переставлять их вперед после того, как глыба пройдет через них; 120 дней путешествовал так по суше Гром-камень. Доставленный в Петербург и обработанный мастерами-каменотесами, он стал прекрасным пьедесталом памятника Петру.

Да, изобретение русских крестьян послужило прообразом современного подшипника. Их устанавливают в автомобилях, токарных станках, электрических двигателях и велосипедах.

— Вот и подошел к концу наш урок. Сегодня мы с вами подробно поговорили об одной из сил э/м природы.

Чооду Аржаана Байлаковна

Цели: выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни, как человек получил знания об этом явления, какова его природа.

Задачи: проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления; выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения; продумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения тел.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Предварительный просмотр:

Проект «Сила трения»

Цели: выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни, как человек получил знания об этом явления, какова его природа.

Задачи: проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления; выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения; продумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения тел.

Отчет группы исследователей общественного мнения.

Цели: показать, какую роль играет явление трения или его отсутствие в нашей жизни; ответить на вопрос: «Что мы знаем об этом явлении?».

Группы изучила пословицы, поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения, покоя, качения, скольжения, изучала человеческий опыт в применении трения, способов борьбы с трением.

Пословицы и поговорки:

Не будет снега, не будет и следа.

Тихий воз будет на горе.

Тяжело против воды плыть.

Любишь кататься, люби и саночки возить.

Терпенье и труд все перетрут.

От того и телега запела, что давно дегтя не ела.

И строчит, и валяет, и гладит, и катает, а все языком.

Врет, что шелком шьет.

Сказки:

-«Колобок»-трение качения.

(«Колобок полежал, взял да и покатился- с окна на лавку, с лавки на пол, по полу к двери, прыг через порог- да в сени и покатился…..».)

-«Курочка Ряба»-трение качения.

(«Мышка бежала, хвостиком вильнула, яичко покатилось, упало и разбилось».)

-«репка»-трение покоя.

-«Медвежья горка»-трение скольжения.

Трение-явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшие таким привычным и незаметным.

Возьмем монету и потрем ею о шершавую поверхность. Мы отчетливо ощутим сопротивление-это и есть сила трения. Если тереть побыстрее, монета и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрется в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили.

Однако маленькие трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лощади тащат сани, нагруженные 70 тоннами бревен.

Трение-не только тормоз для движения. Это еще и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. При раскопках одного из древнейших шумерских городов- Урука-обнаружены остатки массивных деревянных колес, которым 4,5 тыс. лет. Колеса обиты медными гвоздями с очевидной целью- защитить обоз от быстрого изнашивания.

И в нашу эпоху борьба с изнашиванием технических устройств- важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним.

Уже в античную эпоху в распоряжении инженеров находились такие важнейшие средства для снижения трения в самих механизмах, как сменный металлический подшипник скольжения, смазываемый жиром или оливковым маслом, и даже подшипник качения.

Первыми в мире подшипники считаются ременные петли, поддерживающие оси допотопных шумерских повозок.

Подшипники со сменными металлическими вкладышами были хорошо известны в Древней Греции, где они применялись в колодезных воротах и мельницах.

Конечно, трение играет в нашей жизни и положительную роль, но оно и опасно для нас, особенно в зимний период, период гололедов. Вот данные, которые нам сообщили в сельской больнице: число обратившихся за медицинской помощью в декабре-январе, только школьников, в возрасте 12-17 лет-3 человек. В основном диагнозы: переломы, ушибы. Есть среди обратившихся за помощью и люди пожилого возраста.

Вот данные из ГИБДД о дорожно-транспортных происшествиях за зимний период: число ДТП, в том числе по причине скользких дорог-18.

Группа провела и небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы:

1.Что вы знаете о явлении трение?

2.Как вы относитесь к гололеду, скользким тротуарам и дорогам?

3.Ваши пожелания администрации нашего города.

На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно, т.к. не видела связи между трением и повседневным своим опытом.

На второй вопрос дети и школьники средних классов говорили, что им гололед нравится, можно кататься: а люди постарше уже понимают, в чем заключается опасность этого явления. Они высказали а адрес администрации ряд предложений, например: посыпать дороги и тротуары песком, сделать хорошее освещение, чтобы были видны опасные места; ограничить во время гололеда скорость транспорта; проводить в школах беседы об оказании первой медицинской помощи в таких случаях; проводить встречи и инспекторами ГИБДД.

Отчет группы теоретиков.

Цели: изучить природу сил трения; исследовать факторы, от которых зависит трение; рассмотреть виды трения.

Сила трения

Если мы попытаемся сдвинуть с места шкаф, то сразу убедимся, что не так-то просто это сделать. Его движению будет мешать взаимодействие ножек с полом, на котором он стоит. Различают 3 вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения. Мы хотим выяснить, чем эти виды отличаются друг от друга и что между ними общего?

Трение покоя

Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклона доски брусок может остаться на месте. Что будет удержать его от соскальзывания вниз? Трение покоя.

Прижмем свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем ее. Тетрадь будет двигаться относительно стола но покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемешают грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортера, препятствует развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т.д.

Сила трения покоя может быть разной. Она растет вместе с силой, стремящейся сдвинуть тело с места. Но для любых двух соприкасающихся тел она имеет некоторое максимальное значение, больше которого быть не может. Например, для деревянного бруска, находящегося на деревянной доске, максимальная сила трения покоя составляет примерно 0,6 от его веса. Приложив к телу силу, превышающую максимальную силу трения покоя, мы сдвинем тело с места, и оно начнет двигаться. Трение покоя при этом сменится трением скольжения.

Историческая справка

Шел 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников.

Он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел.

Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и степени гладкости или шероховатости их поверхности. Он получил следующие результаты:

1. От площади не зависит.
2. От материала не зависит.
3. От величины нагрузки зависит (пропорционально ей).
4. От скорости скольжения не зависит.
5. Зависит от шероховатости поверхности.

1699 год. Французский ученый Амонтон в результате своих опытов так ответил на те же пять вопросов. На первые три - так же, на четвертый - зависит. На пятый-не зависит. Получалось, и Амонтон подтвердил столь неожиданный вывод Леонардо да Винчи о независимости силы трения от площади соприкасающихся тел. Но в то же время он не согласился с ним в том, что сила трения не зависит от скорости скольжения; он считал, что сила трения скольжения зависит от скорости, а с тем, что сила трения зависит от шероховатостей поверхностей, не соглашался.

В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков насчитывалось до тридцати исследований на эту тему. Их авторы соглашались только в одном – сила трения пропорциональна силе нормального давления, действующей на соприкасающиеся тела. А по остальным вопросам согласия не было. Продолжал вызывать недоумение даже у самых видных ученых экспериментальный факт: сила трения не зависит от площади трущихся тел.

1748 год. Действительный член Российской академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопросов о трении. На первые три – такие же, как и у предыдущих, но в четвертом он согласился с Амонтоном, а в пятом – с Леонардо да Винчи.

1779 год. В связи с внедрением машин и механизмов в производство назрела острая необходимость в более глубоком изучении законов трения. Выдающийся французский физик Кулон занялся решением задачи о трении и посвятил этому два года. Он ставил опыты на судостроительной верфи, в одном из портов Франции. Там он нашел те практические производственные условия, в которых сила трения играла важную роль. Кулон на все вопросы ответил – да. Общая сила трения в какой-то малой степени все же зависит от размеров поверхности трущихся тел, прямо пропорциональна силе нормального давления, зависит от материала соприкасающихся тел, зависит от скорости скольжения и от степени гладкости трущихся поверхностей. В дальнейшем ученых стал интересовать вопрос о влиянии смазки, и были выделены виды трения: жидкостное, чистое, сухое и граничное.

Правильные ответы.

Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел: чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения. Точные измерения и показывают, что модуль силы трения скольжения зависит от модуля относительной скорости.

Сила трения зависит от качества обработки трущихся поверхностей и увеличения вследствие этого силы трения. Если тщательно отполировать поверхности соприкасающихся тел, то число точек касания при той же силе нормального давления увеличивается, а следовательно, увеличивается и сила трения. Трение связано с преодолением молекулярных связей между соприкасающимися телами.

Коэффициент трения

Сила трения зависит от силы, прижимающей данное тело к поверхности другого тела, т.е. от силы нормального давления Рд и от качества трущихся поверхностей.

В опыте с трибометром силой нормального давления служит вес бруска. Измерим силу нормального давления, равную весу чашечки с гирьками в момент равномерного скольжения бруска. Увеличим теперь силу нормального давления вдвое, поставив грузы на брусок. Положив на чашечку добавочные гирьки, снова заставим брусок двигаться равномерно.

Сила трения при этом увеличится вдвое. На основании подобных опытов было установлено, что, при неизменных материале и состоянии трущихся поверхностей сила их трения прямо пропорциональна силе нормального давления, т.е.

Fтр=µ·Ν

Поскольку в описанных опытах все чашечки с гирьками всегда меньше веса бруска, можно заключить, что сила трения всегда составляет только часть силы нормального давления Ν (или Рд). Коэффициент пропорциональности µ в формуле меньше единицы и должен быть числом отвлеченным. Он постоянен для одних и тех же трущихся поверхностей и меняется при их замене.

Величина, характеризирующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся поверхностей, называется коэффициентом трения. Коэффициент трения измеряется отвлеченным числом, показывающим, какую часть силы нормального давления составляет сила трения

µ=Ν/Fтр

µ зависит от ряда причин. Опыт показывает, что трение между телами из одинакового вещества, вообще говоря, больше, чем между телами из разных веществ. Так, коэффициент трения стали по стали больше, чем коэффициент стали по меди. Объясняется это наличием сил молекулярного взаимодействия, которые у однородных молекул значительно больше, чем у разнородных.

Влияет на трение и качество обработки этих поверхностей различно, то неодинаковы и размеры шероховатостей на трущихся поверхностях, тем прочнее сцепление этих шероховатостей, т.е. больше µ трения. Следовательно, одинаковому материалу и качеству обработки обеих трущихся поверхностей соответствует наибольшее значение µ трения. Отметим, что при трении между гладко полированными поверхностями большую роль играют силы взаимодействия. Если в предыдущей формуле под Fтр подразумевали силу трения скольжения, если же Fтр заменить наибольшим значением силы трения покоя Fмакс., то µ будет обозначать коэффициент трения покоя

µ =Fмакс/Рд

Теперь проверим, зависит ли сила трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей. Для этого положим на полозья трибометра 2 одинаковых бруска и измерим силу трения между полозьями и «сдвоенным» бруском. Затем положим их на полозья порознь, сцепив друг с другом, и снова измерим силу трения. Оказывается, что, несмотря на увеличение площади трущихся поверхностей во втором случае, сила трения остается прежней. Отсюда следует, что сила трения не зависит от величины трущихся поверхностей. Такой, на первый взгляд странный, результат опыта объясняется очень просто. Увеличив площадь трущихся поверхностей, мы тем самым увеличили количество зацепляющихся друг за друга неровностей на поверхности тел, но одновременно уменьшили силу, с которой эти неровности прижимаются друг к другу, так как распределили вес брусков на большую площадь.

Опыт показал, что сила трения зависит от скорости движения.. Однако при малых скоростях этой зависимостью можно пренебречь. Пока скорость движения невелика, сила трения возрастает при увеличении скорости. Для больших скоростей движения наблюдается обратная зависимость: с увеличением скорости силы трения убывает. Следует отметить, что все установленные соотношения для силы трения носят приближенный характер.

Сила трения значительно изменяется в зависимости от состояния трущихся поверхностей. Особенно сильно она уменьшается при наличии жидкой прослойки, например масла, между трущимися поверхностями (смазка). Смазкой широко пользуются в технике для уменьшения сил вредного трения.

Роль силы трения

В технике и в повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, в других - вред. Силы трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные узлы и т.д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать станок, сколотить ящик.

Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя Землю назад, а Земля с той же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между подошвой ноги и Землей.

Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется человек.

Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это затрудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить трения покоя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком. Сказанное относится и к движению электровоза, автомобиля. Колеса, соединенные с двигателем, называются ведущими.

Когда ведущее колесо с силой, создаваемой двигателем, толкает рельс назад, то сила, равная трению покоя и приложенная к оси колеса, двигает вперед электровоз или автомобиль. Итак, трение между ведущим колесом и рельсом или Землей – полезно. Если оно мало, то колесо буксует, а электровоз и автомобиль стоит на месте. Трение же, например, между движущимися частями работающей машины вредно.

Силой трения также пользуются для удержания тел в состоянии покоя или для их остановки, если они движутся. Вращение колес прекращается с помощью тормозных колодок, тем или иным способом прижимаемых к ободу колеса. Наиболее распространены воздушные тормоза, в которых тормозная колодка прижимается к колесу при помощи сжатого воздуха.

ОТЧЕТ ГРУППЫ ЭКСПЕРИМЕНТАТОРОВ

Цель: выяснить зависимость силы трения скольжения от следующих факторов:

От нагрузки;

От площади соприкосновения трущихся поверхностей;

От трущихся материалов (при сухих поверхностях).

Оборудование: динамометр лабораторный с жесткостью пружины 40 Н\м; динамометр

круглый демонстрационный (предел – 12ң); деревянные бруски – 2 штуки; набор грузов;

деревянная дощечка; кусок металлического листа; плоский чугунный брусок; лед; резина.

Результаты экспериментов

1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки.

м (г)			1120
F тр (Н)

1. Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей.

S (см)
F тр (Н)	0,35	0,35	0,37

1. Зависимость силы трения от размеров неровностей трущихся поверхностей: дерево по дереву (различные способы обработки поверхностей).

1. Неровная поверхность – брусок необработан.
2. Гладкая поверхность – брусок обструган вдоль волокон дерева.
3. Отшлифованная гладкая поверхность обработана наждачной бумагой.
4. При исследовании силы трения от материалов трущихся поверхностей мы используем один брусок массой 120 г и разные контактные поверхности. используем формулу:

Fтр=µ·N

Мы рассчитывали коэффициенты трения скольжения для следующих материалов:

№ п/п	Трущиеся материалы (при сухих поверхностях)	Коэффициент трения (при движении)
	Дерево по дереву (в среднем)
	Дерево по дереву (вдоль волокон)	0,075
	Дерево по металлу
	Дерево по чугуну
	Дерево по льду	0,035

ОТЧЕТ ГРУППЫ КОНСТРУКТОРОВ

Цели: создать демонстрационные эксперименты; объяснить результаты наблюдаемых явлений.

Опыты по трению

Изучив литературу, мы отобрали несколько опытов, которые решили осуществить сами. Мы продумали эксперименты, изготовили приборы и попытались объяснить результаты наших экспериментов. В качестве приборов и инструментов мы взяли: скрипку, канифоль; деревянную линейку; деревянное яйцо, через которое пропущена нить.

Опыт №1

Тщательно натираем смычок канифолью, затем проводим им по струне. Продолжительны поющие звуки получают благодаря трению. Когда скрипач начинает вести смычок вдоль струны, струна и под действием силы трения покоя увлекается смычком и выгибается. При этом натяжение стремится вернуть ее в первоначальное положение. Когда эта сила превысит силу покоя, струна срывается и приходит в колебание, скрипач перемещает смычок в противоположную сторону, а затем навстречу. Скрипка поет. Если играть на скрипке без смычка, дергая струны пальцами, получится звук, как у балалайки; если натянуть пальцем струну и отпустить ее, то раздастся резкий звук, который быстро затухнет.

Затем натирают смычок канифолью? Играет ли канифоль роль смазки при трении? Оказывается, смычок натирают канифолью не только для того, чтобы эта сила заметно зависела от скорости скольжения – быстрее уменьшалась бы с ростом скорости. Струна под смычком движется всегда медленнее смычка. Когда смычок и струна движутся в одну сторону, струна отстает от смычка. Сила трения препятствует отстаиванию и увлекает струну за смычком. Сила трения совершает работу, смычок тащит за собой струну и, наоборот, тормозит струну, замедляя ее движение. Совершается работа против сил трения. Выходит, что на одной половине пути смычок помогает струне, а на другой – ей мешает? Этого не происходит по двум обстоятельствам. Во-первых, скорость, с которой смычок скользит по струне, относительно струны разная. Когда струна и смычок идут в одну сторону, скорость смычка мала. Вспомните, как медленно отстает едущий по дороге попутный автомобиль, если смотреть на его из окна быстро едущего поезда. Когда же струна движется навстречу смычку, его скорость гораздо больше – подобно скорости, с которой мелькает в окне встречный автомобиль. Второе обстоятельство – сила трения скольжения зависит от относительной скорости трущихся поверхностей. При медленном скольжении, когда она движется в одну сторону со струной, при быстром скольжении струна и смычок движутся в разные стороны. Таким образом, за каждое колебание струны силы трения подталкивает ее, не давая этим колебаниям затухать.

Опыт №2

Деревянное яйцо с пропущенной через середину нитью. Берут в руки концы этой нити, и одну руку высоко поднимают вверх. Деревянное яйцо по нити быстро соскальзывает вниз. Поднимают вверх другую руку. Яйцо снова устремляется вниз, но вдруг неожиданно застревает на середине нити, затем опять скользит и останавливается. В этом опыте сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления. Яйцо состоит из двух соединяющихся половинок. В центре перпендикулярно нити укреплена корковая пробка. При натяжении нити сила трения нити о пробку увеличивается и яйцо замирает в определенном положении на нити. Если нить не затянута, то сила трения меньше и яйцо свободно скользит вниз.

Опыт №3

Деревянная линейка. Кладут линейку горизонтально на указательные пальцы начинают сближать. Линейка не движется равномерно по двум пальцам сразу. Она скользит по очереди то по одному, то по другому пальцу. Почему? Под линейкой скользит лишь тот палец, который стоит дальше от центра масс линейки, так как он испытывает меньшую нагрузку и меньшее трение. Его скольжение прекращается, как только он оказывается ближе к центру масс линейки, чем второй палец, и тогда начинает скользить второй палец. Так пальцы движутся к центру тяжести линейки поочередно.

Вначале декабря была проведена неделя математики, физики. Авторы проекта сделали конкурс сказок среди учащихся «Представим себе мир без трения.» Лучшие сказки получились у следующих учеников.

Сказка 1.

" В мире трения ". (Лакпа Ч)

Сидя на уроке физики, Иванов не слушал учителя. " И зачем надо знать про это трение, оно никому не нужно, и без него можно обойтись," - думал он. И вдруг он ощутил, что ударился обо что-то твердое, он попытался встать, но снова упал. Иванов все-таки встал и еле-еле передвигаясь пошел. Все вокруг было какое-то странное, гладкое, до чего бы он не дотронулся, все было гладким. "Странно, и машин нет?" - удивился Иванов. "А как же они будут ездить?" - раздался голос сзади. Иванов оглянулся и увидел мальчика с короной на голове и с какими-то странными приспособлениями на ногах.
- Как же они будут ездить, если нет трения? - сказал мальчик с короной.
- Как нет трения?
- Так ведь ты попал в страну без трения, а я король этой страны.
- А что у тебя на ногах?
- Это специальные приспособления для передвижения, тебе нужно их одеть, иначе ты не пройдешь и трех шагов.

Иванов одел эти приспособления и ему стало легче передвигаться. Внимательно посмотрев на короля, он увидел, что корона была прикреплена к голове, каким-то необычным приспособлением.
- Зачем ты прикрепил корону?
- Ты забыл, что в нашей стране нет трении, попробуй надеть головной убор, он тут же упадет.

И тут, Иванов понял, что зря он говорил о том, что трение не нужно. Он стал смотреть по сторонам и его взору предстала стройная картина: все люди ходили на каких-то особых приспособлениях, на дерево было невозможно залезть, так как оно было очень гладким. Все предметы, при малейшем прикосновении, падали.
- Как плохо без трения!
- Да, но и без него у нас кое-что идет хорошо. Самолеты очень быстро летают, двигатели не изнашиваются, корабли быстро плавают. Но все-же без трения плохо. Ты видишь, что в моей стране нет ничего красивого и удивительного, нельзя рисовать, бегать, лазать по деревьям, а виноват в этом ты!
- Я!?
- Да ты, ведь это ты сказал, что трение не нужно, вот и оставайся здесь королем, а я ухожу!
- Но, я же не хотел, не хотел, я не знал!
" Иванов, что же такое трение? "- спросил учитель.

Иванов проснулся, он сидел за партой в кабинете физики: " Трение - это сила, без которой прожить нельзя." - ответил он и был прав!

Сказка 2.

" Приключения Савушкина. " (Доктугу А 8класс)

Однажды Савушкин получил двойку по физике. Они как раз проходили тему " Сила трения ".

Придя домой, эакинув учебник по фиэике в дальний угол, он с ненавистью подумал: "Пропади ты пропадом, сила трения ".

И вдруг он поскользнулся и упал на ровном месте. Савушкин попытался встать, ухватившись за ножку стула. Стул с легкостью выскочил из его рук и отлетев в сторону, опрокинул этажерку с книгами. В комнате начался кавардак. Предметы слетали со своих мест и, кружась по комнате, сталкивались и разлетались в разные стороны. Из дальнего угла, размахивая страницами, вылетел учебник физики. Комната была похожа на космический корабль, находящийся в невесомости. Савушкин, собравшись с силами, попытался поймать учебник. Вдруг его осенило: по его желанию исчезла сила трения. Савушкин летал по комнате и догонял учебник. Наконец он ухватил его, на лету открыл заданную страницу и прочитал параграф и понял, какое огромное значение имеет сила трения в жизни. Благодаря силе трения по улицам ездят автобусы, ходят люди и животные, лыжники скользят по снегу, фигуристы катаются на льду, предметы стоят на своих местах.

Вдруг в комнате все встало на свои места. Сила трения возобновила свое действие. Савушкин с облегчением вздохнул. С этого дня он стал серьезно заниматься физикой.

Сказка 3.

" В мире без трения. " (Чооду А-11класс)

Однажды мой друг поехал в другой город. Вот, что он мне рассказал: " Я приехал в город и пошел искать гостиницу. Найдя ее, я заплатил за неделю вперед и пошел в свой номер. Только я решил отдохнуть, как раздался противный гудящий звук. Вдруг кровать отъехала от стенки на середину комнаты. Пол из под моих ног уехал и я упал. Звук прекратился. Я встал, поправил костюм и сел на кровать. Казалось бы ничего и не произошло, но кровать оказалась на середине комнаты, а на моей коленке была ссадина. Но, что это было? Я не стал мучить себя этим вопросом и все же решил отдохнуть. Вдруг снова раздался этот звук. В этот раз я решил не оставаться в комнате. Еле держась за стены я вышел в коридор. Что там было! Дорожки ехали из-под моих ног. Шкаф отъезжал от стены, теряя по дороге дверцы, и разваливаясь на части. Еле-еле я вышел на улицу. На моем пути все разваливалось и падало. На улице прохожие делали какие-то беспорядочные движения, падали. Автобус гнал с бешеной скоростью, из кабины высунулось искаженное страхом лицо водителя и он закричал: " Не могу остановить машину, тормоза не действуют!" Наконец звук прекратился. Из гостиницы выбежал мой сосед с коробочкой в руках. "Наконец-то! Наконец- то! Сила трения. Я изобрел ее" - так он кричал. Он подбежал ко мне и крикнул " Посмотрите! " Он включил какую-то кнопку и.....Но звука не было. Машинка развалилась. Вместо нее на асфальте лежала груда винтиков, шурупов и всяких деталей. Это все, что от нее осталось. Машинка была не исключением и сила трения не действовала и в ней.

Подведение итогов:

А теперь подведем итоги и оценим трение по заслугам. Конечно, только благодаря наличию в природе силы трения возможна жизнь в том виде, в каком она существует на Земле. Но вместе с тем, трение изнашивает машины и подошвы нашей обуви, двигатели автомобилей, самолетов, паровозов. Они все работают против трения (сухого и жидкого), на это тратится огромное количество различных видов горючего. Трение в одних условиях полезно, а в других вредно. Следовательно, надо умело использовать силы трения. Когда в повседневной жизни, в производстве, в технике, на транспорте трение нам необходимо, нужно увеличивать его.

Когда трение мешает, вызывает расход энергии и материалов, необходимо уменьшать его. Так люди поступают с незапамятных времен. Но, чтобы подчинить себе трение нужно знать какие законы им управляют.

а) Чем больше давление между соприкасающимися поверхностями, тем больше сила трения покоя.

б) Во сколько раз увеличивается давление, во столько раз увеличивается трение покоя.

в) Величина силы трения зависит от рода трущихся поверхностей.

г) Сила трения качения меньше силы трения скольжения.

д) Смазка уменьшает трение.

В ы в о д ы

По результатам работы над проектом.

Мы выяснили, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путем. Начиная с XV-XVI веков, знания об этом явлении становятся научными: ставятся опыты по определению зависимостей силы трения от многих факторов, выясняются закономерности.

Теперь точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от скорости относительного движения тел; от размера неровностей или шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит.

Теперь мы можем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строением вещества, силой взаимодействия между молекулами.

Мы провели серию экспериментов, проделали примерно такие же опыты, как и ученые, и получили примерно такие же результаты. Получилось, что экспериментально мы подтвердили все утверждения, высказанные нами.

Нами была создана серия экспериментов, помогающих понять и объяснить некоторые «трудные» наблюдения.

Но, наверное, самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться ими с другими

Литература

1.Блудов М.И. «Беседы пофизике»-М: Просвещение 1980г

2. Горелов Л.А. «Занимательные опыты по физике»-М: Просвещение 1985г

3.Дерягин Б.В. «Что такое трение»-М: Просвещение 1986г

4.Кабардин О.Ф. «Факультативный курс физики»-М: Просвещение 1977г

5. Мощанский В.Н, Савелов Е.В. «История физики в средней школе». Просвещение 1981г

6. Тарасов Л.В. «Физика в природе»-М: Просвещение 1988г

7. Русские народные сказки, пословицы, поговорки.

Цели и задачи…………………………………………………………………………1

Отчет группы исследователей общественного мнения…………………………….2

Отчет группы теоретико в…… ……………….………………………………………3

Историческая справка …….………………………………………………………….4 Роль силы трения………………….………………………………………………….5

Отчет группы экспериментаторов……………..……………………………………..6

Отчет группы конструкторов ………………………………………………………..7

Конкурс сказок ………………………………………………………………………….8

Заключение………………………………………………………………………………9

Районный конкурс исследовательских работ и проектов школьников

«Умное поколение».

Тема проекта: «Сила трения»

Чооду Аржаана, Лакпа Чодураа

МОУ ОСШ с.Ильинка

10,11 класс

Руководитель: Доктугу О.Б.

Учитель физики

МОУ ОСШ с.Ильинка.

Февраль 2010г