Тема: Трение в природе и технике.

Цель урока:

1. Обучающая

Выяснить какое важное значение имеют силы трения в окружающей жизни, технике; какими способами можно увеличить и уменьшить трение.

2. Развивающая

Формировать у учащихся умение пользоваться учебно - популярной и справочной литературой; проявлять творческие способности.

3. Воспитательная

Воспитывать трудолюбие, точность и четкость при ответе; умение видеть физику вокруг себя.

Ход урока.

Мотивация урока.

Учитель: Сегодня на уроке мы должны выяснить: трение союзник или враг человека.

I. Доклады о трении

Доклады подготовлены учениками заранее.

1. Трение и движение (скольжение и качение).

2. Трение и покой.

3. Жидкое трение (смазка).

4. Почему возникает трение (причины трения)?

5. Скользить и катиться. (Рассказ о подшипниках; качения и скольжения).

II. Кто лучше?

Учащиеся отвечают на вопросы по желанию, подняв руку.

1. Почему любое тело, приведенное в движение, в конце концов, останавливается?

Ответ: На движущееся тело действует сила трения скольжения, которая направлена против движения и уменьшает скорость тела.

2. Как измеряют силу трения скольжения?

Ответ: К телу прикрепляют динамометр и перемещают тело равномерно. Показания динамометра (сила упругости пружины) равны силе трения скольжения.

3. Зачем для передвижения тяжелого груза под него кладут катки?

Ответ: В данном случае заменяют силу трения скольжения силой трения качения, которая значительно меньше.

4. Какими способами можно уменьшить трение?

Ответ: Смазка уменьшает трение, и заменить скольжение тела качением. Сила трения качения меньше силы трения скольжения.

5. Как увеличить трение?

Ответ: Сделать поверхность неровной (шероховатой) или увеличить силу давления.

6. Почему труднее санки сдвинуть с места, чем их везти?

Ответ: Сила трения покоя при трогании с места санок больше силы трения скольжения.

7. Для чего иголки тщательно полируют?

Ответ: Гладкая отполированная поверхность иголки имеет меньшую силу трения скольжения и ею легче шить.

8. Какую роль играет слюна при глотании пищи?

Ответ: Роль смазки, уменьшается трение и легче глотать.

9. Почему мел оставляет след на классной доске?

Ответ: Когда прижимают мел к доске, создают большую силу трения, которая и отрывает частички мела - возникает след на доске.

10. Для чего "разводят" пилы, т.е. соседние зубья, наклоняют в противоположные стороны?

Ответ: При разведенной пиле пропил имеет ширину, большую толщины полотна пилы. Это уменьшает трение движущейся пилы о стенки пропила.

11. У автомобиля повышенной проходимости при движении по плохим дорогам обе оси могут работать как ведущие. При движении же по хорошим дорогам у этих автомобилей, как и у обычных, в качестве ведущей применяют только заднюю ось. Почему проходимость автомобиля увеличивается, когда обе оси делают ведущими?

Ответ: При вращении ведущей оси между колесами и грузом возникает сила трения покоя, толкающая автомобиль. Чем больше ведущих осей, тем больше сила, действующая на автомобиль.

12. Дайте физическое обоснование пословице: " Коси коса, пока роса, роса долой, и мы домой" Почему при росе легче косить?

Ответ: Роса увеличивает массу стебля. Поэтому при ударе косой он в меньшей степени изгибается, и коса срезает его. Роса создает смазку и уменьшает силу трения, когда при обратном движении косы она скользит по траве.

13. Почему осенью около трамвайных путей, проходящих в районе парков, бульваров, садов, вывешивают надписи " Осторожно листопад!"

Ответ: Потому что лист на рельсах уменьшает трение и может помешать торможению.

14. Почему колеса порожней автомашины буксуют больше, чем колеса груженой?

Ответ: У груженой машины вес больше и больше сила давлении на дорогу, поэтому сила трения увеличивается и машина не пробуксовывает.

15. По заявлению членов экипажа " Апполон - 12 " Ч.Конрода и А.Бина, по Луне легко ходить, но они часто теряли равновесие, так как даже при легком наклоне вперед можно упасть. Объясните явление.

Ответ: Устойчивость ходьбы человека определяется силой трения между подошвой обуви и почвой. Поскольку сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле, то там при ходьбе возникала и малая сила трения.

III. Практические задания

(экспериментальные задачи.)

Сравнить силу трения покоя, скольжения, качания и вес тела. Оборудование: динамометр, 2 груза, брусок деревянный, 2 круглых карандаша (палочки).

IV. Заслушивание сказок учащихся.

А теперь представим себе мир без трения.

Например:

" Приключения Ивана-дурака. "(Травматология)

Однажды Иван–дурак получил двойку по физике. Они как раз проходили тему " Сила трения ".

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

И вдруг он поскользнулся и упал на ровном месте, 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. Иван-дурак, собравшись с силами, попытался поймать учебник. Вдруг его осенило: по его желанию исчезла сила трения. Наконец он ухватил учебник физики, 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. С этого дня Иван перестал быть дураком и стал серьезно заниматься физикой.

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.

Дома: повторить п. 30 - 32

Литература:

1.Буров и др. " Фронтальные экспериментальные задания по физике ", Просвещение, 1981 г.

Л. П. ЛИСОВСКИЙ и А. Е. САЛОМОНОВИЧ

^кружающий нас мир находится в непрестанном дви - жении. Простейшим видом этого движения является перемещение одних вещей, предметов, тел относительно других - так называемое механическое движе­ние. Мы садимся, встаём, ходим. По дороге лошадь тя­нет телегу; проезжает автомобиль; паровоз тянет по рельсам вагоны. Течёт река, по ней плывёт лодка, в воде плавают рыбы. По небу бегут облака, а над ними проно­сится самолёт. На фабрике с огромной скоростью вра­щаются станки, движутся приводные ремни.

Во всех этих разнообразных движениях есть одна об­щая черта. При всех таких движениях одни предметы соприкасаются либо с другими предметами, либо с окружающей их сплошной жидкой или газообразной средой, например, с водой или воздухом. Когда вы идёте, ваши ноги касаются пола. Автомобиль катится по дороге, вагоны - по рельсам. Рыбы плывут в воде, а вода в реке касается дна и берегов. Самолёт летит в воздухе, рассе­кая его своими крыльями.

Такое соприкосновение всегда оказывает большое влияние на движение.

Толкните лёгкие санки по укатанному снегу - они заскользят, но затем постепенно замедлят свой бег и оста­новятся. На дороге не видно подъёма; что же остановило санки? Санки остановила сила трения, кото­рая возникает между стальными полозьями санок и сне­гом при скольжении. Эта сила направлена навстречу скольжению санок, тормозит это скольжение, уменьшает его скорость и, в конце концов, останавливает санки. Та­кая сила трения, возникающая при скольжении одних твёрдых предметов по другим, называется силой тре­ния скольжения (рис. 1).

Ударьте ногой по футбольному мячу. Мяч прокатится по земле и остановится. Что остановило мяч? Снова тре­ние. Но ведь мяч не скользит по земле, а катится. Ока­зывается, и при качении также возникает противодей­ствующая сила. Такая сила называется силой тре­ния качения. Это она тормозит катящуюся бочку, биллиардный шар, детский обруч.

Силы трения скольжения и качения возникают при скольжении или качении твёрдых тел. Но бывает ли так, что движения ещё нет, а сила трения уж*е действует? Оказывается, бывает, и вы сами наблюдали это неодно­кратно.

Вот, на столе лежит тяжёлая книга (рис. 2). Попро­буйте её сдвинуть. Для этого потребуется некоторое усилие. И если на книгу нажать слишком слабо - она не тронется с места. Что же мешает ей двигаться? Сила трения между нижней обложкой книги и столом. Эта

Сила трения препятствует твёрдым телам приходить в движение. Поэтому она называется силой трения покоя.

С какой бы стороны вы ни нажимали на книгу - слева, справа, спереди или сзади - сила трения покоя препятствует началу скольжения книги. Выходит, что сила трения покоя направлена также против движения - того движения, которое только ещё должно было бы воз­никнуть.

Только ли при соприкосновении твёрдых тел с твёр­дыми возникает трение? Нет. Когда при движении жидкости или газа отдельные слои жидкости или газа скользят один относительно другого, между ними возни­кают силы внутреннего или вязкого трения.

Из-за внутреннего трения течение воды у стенок водопро­водной трубы всегда медленнее, чем посередине. Непо­средственно прилегающий к стенкам слой воды совсем не движется - он прилипает к стенкам. При очень медлен­ном течении, когда слои текущей воды не перемеши - ваются, слой, текущий рядом с прилипшим, скользит от­носительно него и должен преодолевать действующие между ними силы трения. Следующий далее слой сколь-

Зит по второму, и между ними также действуют силы трения и т. д.

Таким образом, силы внутреннего трения тормозят течение воды в трубе.

Несколько иначе обстоит дело при больших скоро­стях, например, при движении самолёта в воздухе или подводной лодки в море. В этих случаях из-за вяз­кого трения воздуха или воды возникает новая си­ла, направленная навстречу движению и препятствую­щая ему.

Это - так называемое сопротивление давле­ния. Оно во многих случаях оказывается значительно больше порождающего его вязкого трения. Но так как обе эти силы (вязкое трение и сопротивление давления) тормозят движение и всегда растут с увеличением его скорости, то их часто не различают, а рассматривают вместе, и сумму этих сил, т. е. полную силу, тормозя­щую тело, называют просто силой сопротивле­ния среды. Трение, обусловленное вязкостью жидко­сти или газа, называют жидким в отличие от тре­ния скольжения, качения, а также трения покоя, которые называются сухим трением, так как они возникают при соприкосновении твёрдых предметов.

Трение - это сила, которая противостоит движению объекта. Чтобы остановить движущийся объект, сила должна действовать в направлении, противоположном направлению движения. Например, если толкнуть мяч, лежащий на полу, он будет двигаться. Сила толчка перемещает его на другое место. Постепенно мяч замедляется и перестает двигаться. Сила, которая противостоит движению объекта, называется трением. В природе и в технике существует огромное количество примеров применения этой силы.

Типы трения

Существуют различные типы трения:

• Лезвие конька, движущееся по льду, является примером скольжения. Когда фигурист двигается по катку, нижняя часть коньков касаются пола. Источником трения является контакт между поверхностью лезвия и льдом. Вес объекта и тип поверхности, по которой он перемещается, определяют величину скольжения (трения) между двумя объектами. Тяжелый предмет оказывает большее давление на поверхность, над которой он скользит, поэтому трение скольжения будет больше. Поскольку трение возникает из-за сил притяжения между поверхностями объектов, его количество зависит от материалов этих двух взаимодействующих объектов. Попробуйте кататься на коньках по гладкому озеру, и вам будет намного легче, чем кататься по грубой гравийной дороге!

• Трение покоя (сцепления) - сила, которая возникает между 2 контактирующими телами и препятствует появлению движения. Например, чтобы сдвинуть с места шкаф, забить гвоздь или завязать шнурки, нужно преодолеть силу сцепления. Подобных примеров трения в природе и технике существует масса.
• Когда вы катаетесь на велосипеде, контакт между колесом и дорогой является примером трения качения. Когда объект катится по поверхности, сила, необходимая для преодоления трения качения, намного меньше, чем требуется для преодоления скольжения.

Кинетическое трение

Когда вы толкнули книгу на столе и она переместилась на определенное расстояние, то она испытала трение, воздействующее на движущиеся объекты. Эта сила известна как сила кинетического трения. Она воздействует на одну поверхность другой, когда две поверхности натирают друг друга, потому что движутся одна или обе поверхности. Если вы положите дополнительные книги поверх первой книги, чтобы увеличить нормальную силу, сила кинетического трения будет увеличиваться.

Существует следующая формула: F трения = μF n. Сила кинетического трения равна произведению коэффициента кинетического трения и нормальной силы. Существует линейная зависимость между этими двумя силами. Коэффициент кинетического трения связывает силу трения с нормальной силой. Раз это сила, единицей для ее измерения является Ньютон.

Статическое трение

Представьте, что вы пытаетесь подтолкнуть диван по полу. Вы нажимаете на него с небольшой силой, но он не двигается. Статическая сила трения действует в ответ на усилие, с попыткой вызвать движение неподвижного объекта. Если на объект нет такой силы, сила статического трения равна нулю. Если есть сила, пытающаяся вызвать движение, то вторая будет увеличиваться до максимального значения до того, как она будет преодолена, и начнется движение.

Формула для этого вида: F трения = μsF n. Статическая сила трения меньше или равна произведению коэффициента статического трения μ (s) и нормальной силы F (n). В примере про диван максимальная сила статического трения уравновешивает силу человека, надавливающего на него, до момента, когда диван начнет двигаться.

Измерение коэффициентов трения

От чего зависит сила трения? В природе и технике материалы, из которых сделаны поверхности, играют определенную роль. Например, представьте, что вы пытаетесь играть в баскетбол, нося носки вместо спортивной обуви. Это может значительно ухудшить ваши шансы на победу. Обувь помогает обеспечить силу, необходимую для торможения и быстрого изменения направлений во время бега по поверхности. Между вашей обувью и баскетбольной площадкой трения больше, чем между вашими носками и полированным деревянным полом.

Различные коэффициенты показывают, как легко один объект может скользить по сравнению с другим. Точные их измерения достаточно чувствительны к условиям поверхностей и определяются экспериментально. Влажные поверхности ведут себя совершенно иначе, чем сухие поверхности.

Физика: сила трения природе и технике

Вы испытываете трение все время, и вы должны быть рады, что это возможно. Именно эта сила помогает сохранять неподвижные объекты на месте, а человеку не падать при ходьбе. В природе и технике примеры можно встретить на каждом шагу. Вы можете этого не осознавать, но вы уже хорошо знакомы с этой силой. Оно происходит в направлении, противоположном движению, и из-за этого это сила, которая влияет на движение объектов.

Когда вы передвигаете коробку по полу, трение работает против коробки в направлении, противоположном движению коробки. Когда вы идете вниз по горе, трение работает против вашего движения вниз. Когда вы нажимаете на тормоз в машине и двигаетесь еще какое-то время, трение работает против вашего направления скольжения, что помогает в конечном итоге полностью остановить скольжение.

Когда два объекта "втираются" друг в друга, устанавливаются силы притяжения между молекулами объектов, вызывая трение. В природе и технике оно может происходить между практически любыми фазами материи - твердыми веществами, жидкостями и газами. Трение происходит между двумя объектами, такими как коробка и пол, но также может происходить между рыбой и водой, в которой они плавают, и предметами, падающими в воздухе. Трение из-за воздуха имеет особое название: сопротивление воздуха.

Роль трения в природе, технике, жизни

Трение является неотъемлемой частью человеческого опыта. Нам нужна тяга, чтобы ходить, стоять, работать и ездить. В то же время нам нужна энергия, чтобы преодолеть сопротивление движению, поэтому слишком много трения требует избыточной энергии для выполнения работы, что приводит к неэффективности. В 21 веке человечество столкнулось с двойной проблемой нехватки энергии и глобального потепления от сжигания ископаемого топлива. Таким образом, способность контролировать трение стала сегодня главным приоритетом в современном мире.Тем не менее у многих понимание фундаментальной природы трения все еще отсутствует.

Трение в природе и технике (физика) всегда было предметом любопытства. Интенсивное изучение происхождения этой силы началось в 16 веке, после новаторской работы Леонардо да Винчи. Однако прогресс в понимании его природы был медленным, что затруднялось отсутствием инструмента для точного измерения. Гениальные эксперименты, выполненные ученым Кулоном и другими, дали важную информацию, чтобы заложить основу для понимания. Начиная с конца 1800-х и начала 1900-х годов появились паровые двигатели, локомотивы, а затем самолеты. Также освоение космоса требует четкого понимания трения и способности контролировать его.

Значительный прогресс в том, как применять и контролировать трение в природе технике, в быту, был сделан путем проб и ошибок. В начале 21 века появилось новое измерение нано-масштабного трения в связи с использованием нано-технологий. Человеческое понимание атомного и молекулярного трения быстро расширяется. Сегодня энергоэффективность и производство возобновляемых источников энергии требуют непосредственного внимания, в то время как наука стремится к сокращению выбросов углерода. Способность контролировать трение становится важным шагом в поиске устойчивых технологий. Именно оно является показателем энергоэффективности. Если получится уменьшить ненужные потери энергии и увеличить текущую эффективность использования энергии, это даст время для разработки альтернативных источников энергии.

Примеры трения в жизни

Трение - это сила, которая носит резистивный характер. Она препятствует движению другого объекта, применяя некоторую силу. Но откуда генерируются эта сила? Во-первых, стоит начать рассматривать ее с молекулярного уровня. Трение, которое мы наблюдаем в повседневной жизни, может быть вызвано шероховатостью поверхности. Это то, что ученые считали долгое время основной причиной его появления.

Самыми простыми примерами трения в природе и технике являются следующие:

• При ходьбе сила трения, которая воздействует на подошву, дает нам возможность двигаться вперед.
• Прислоненная к стене лестница не падает на пол.
• Люди завязывают шнурки на кроссовках.
• Без силы трения машины не смогли бы ездить не только в гору, но и по ровной дороге.
• В природе оно помогает животным лазать по деревьям.

Подобных пунктов существует множество, есть также случаи, где эта сила, наоборот, может помешать. Например, для уменьшения трения у рыб выделяется специальная смазка, благодаря которой, а также обтекаемой форме тела они могут спокойно передвигаться в воде.

Цель моего исследования изучить роль силы трения в быту и технике.

Но трение может играть как положительную, так и отрицательную роль. Именно из-за него нагреваются и изнашиваются движущиеся части различных механизмов. В таких случаях его стараются уменьшить. Существует несколько способов уменьшения трения.

Один из них – это введение смазки между трущимися поверхностями. Смазка уменьшает соприкосновение тел, и трутся не тела, а слои жидкости. А трение в жидкости намного меньше, чем сухое трение.

Еще одним способом уменьшить трение является применение шариковых и роликовых подшипников. Попробую привести примеры силы трения в быту и технике

автомобиль может тормозить

на севере люди передвигаются на санках и лыжах - так быстрее, т.к. меньше сила трения

езда на велосипеде

любые смазанные детали работают лучше

в шарикоподшипниках возникает сила трения качения

колеса с шипами или даже с цепями

механизмы для передачи или преобразования движения с помощью трения, т.н.

Шины мотоциклов на крутых поворотах удерживают их при помощи протекторов. При гололеде трение уменьшается. Поэтому дороги посыпают песком.

Рельсы появились почти на сто лет раньше, чем паровоз! И только потом был изобретён паровоз. Изобретателей паровоза долго мучил вопрос: каким образом паровоз пойдёт по рельсам? Но что, если сила трения между колёсами и рельсами окажется малой? В этом случае колёса будут вращаться, проскальзывая по рельсам , как человек, пытающийся бежать по льду. Паровоз будет «буксовать» на месте и не только не потянет за собой вагоны, но, пожалуй, и сам себя не сдвинет.

Не доверяя трению, один из изобретателей сделал ведущие колёса паровоза зубчатыми и проложил рядом с главными рельсами специальные зубчатые рельсы для этих колёс. Ведущие колёса отталкивались от зубцов, а остальные катились по главным рельсам. Он мог делать всего 4 километра в час и при этом то и дело ломал зубцы.

Другой инженер построил совсем странный паровоз . У этого паровоза сзади была сложная система рычагов . Поршень паровой машины приводил в движение рычаги, и они заставляли переступать по земле прикреплённые к ним чугунные колодки. Такой паровоз, а лучше сказать – «пароход», в буквальном смысле ходил на чугунных ногах! Скорость его не превышала 5 километров в час.

У паровоза паровая машина вращает ведущие колёса. Она вызвала бы проскальзывание колёс по рельсам, если бы этому не препятствовала сила трения покоя, направленная вперёд. Эта-то сила, не давая колёсам скользить, и заставляет их катиться. Паровоз трогается с места.

Но, если к паровозу прицепить очень тяжелый состав, паровоз «забуксует» на месте. Чтобы паровоз мог везти состав, сила трения покоя его ведущих колёс должна быть больше общего трения качения по рельсам и трения скольжения в подшипниках для колёс всего состава.

Исаев Эмиль