Значимость в технике
Рассмотрим применение силы трения в природе и технике. В частности, на ее основе создаются роликовые и шариковые подшипники. Внутреннее кольцо его одевают на вал механизма, наружное фиксируют в корпусе станка либо транспортного средства. После того как вал начнет вращаться, он не будет скользить, а станет катиться на роликах либо шариках между кольцами самого подшипника. Такое инженерное решение понижает изнашиваемость деталей, увеличивает их эксплуатационный срок службы.
Чтобы уменьшить трение, площадь поверхности соприкасающихся тел уменьшают, используют шлифовку (делают ее гладкой).
Фигуристы, затачивая коньки, уменьшают площадь соприкосновения со льдом, что позволяет им с легкостью выполнять сложные элементы во время произвольной или обязательной программы.
Для повышения гладкости льда, на него выезжает специальная машина (каток), после завершения ее работы покрытие становится безупречным.
Уменьшение трения необходимо и в быту. В частности, снижают силу трения для выполнения различных операций, натачивая бытовые режущие (колющие) предметы: иглы, ножницы, ножи.
Трение скольжения в технике не допускает износа механизмов, позволяет колесам и шарикам проскальзывать без перегревания.
Среди примеров положительного влияния большой силы трения в технике можно отметить:
- передвижение на снегоходах по льду и снегу;
- торможение колес передвигающегося транспорта;
- использование гусениц для увеличения площади сцепления;
- большие протекторы автомобильных шин.
Сложно представить себе существование живых существ в экосистеме без силы трения. Например, лапки насекомых имеют шероховатую поверхность, чтобы ползти по поверхностям разных типов. С помощью волосатых усиков ползучие растения передвигаются, а гладкая чешуя позволяет рыбам снижать трение о воду. Слон на протяжении всего периода своего существования, растения и животные научились использовать трение для своей пользы.
Проект по физике “сила трения” | образовательная социальная сеть
Муниципальное образовательное учреждение Красновосходская средняя общеобразовательная школа МО «Цильнинский район» Ульяновской области
Исследовательский проект
«Сила трения»
![C:UsersВераAppDataLocalMicrosoftWindowsTemporary Internet FilesContent.IE56JNNS02VMC900435839[1].wmf](https://lh3.googleusercontent.com/uv2uMjzcvTwuQ5OFKFM0Ci3KAxYyZCu392uVtJ8VcF_91Rdtx5oU7_wKzhXp5Qv2XgHO443g1CPK6Vnf3e-o4iBSLpDVlYKq6QJNV2VNwjPQnHxmQ8gr-KOixz3uIsXkANLRIAw0umCxllBZeg)
автор работы: Косырева Юлия
ученица 7 класса
руководитель: учитель физики
Мельникова Лариса Николаевна
Карабаевка-2021
Содержание
I. Введение ………………………………………………………………3
II. Основная часть
2.Описание объекта……………..………………………………….……7
2.1.Историческая справка……………………………………………….8
2. 2.Определение и характеристика……………. ……………………..9
2.3. Причины возникновения сил трения………………………………11
2.4.Сила трения в природе и технике………………………………….12
3.1. Исторический курьез …………..……………………………………17
3.2. Вопросы на закрепление знаний о силе трения………………….18
3.3.Сочинение о трении…………………………………………………19
Заключение ………………………………………………………………20
Литература………….……………………………………………….…..21
Каждый , кто
старается
постичь тайны
природы
достоин
уважения.
I.Введение
Полезно или вредно трение? Многие, не задумываясь, отвечают: “Конечно, вредно!” И на первый взгляд они правы. Действительно, из-за трения изнашиваются механизмы и машины, стираются подошвы ботинок и шины автомобиля, затруднено передвижение различных грузов, невозможно создание вечного двигателя и многое другое. Но представьте себе на минуту, что трение исчезло. Тогда движущийся автомобиль не сможет остановиться, а неподвижный – тронуться с места. Пешеходы упадут на асфальт и не смогут подняться. Кроме того, они неожиданно окажутся голыми, так как нитки в тканях удерживаются трением. Вся мебель в комнате собьется в один угол (в соответствии с наклоном пола), тарелки и стаканы соскользнут со стола, гвозди и шурупы выскочат из стен, ни одну вещь нельзя будет взять в руки, вы не сможете перевернуть страницу журнала и т. д. и т. п. Перечень подобных “ужасов” можно продолжить до бесконечности, но и сказанного достаточно, чтобы понять, что без трения жизнь на Земле была бы невозможна.
Вот что пишет известный швейцарский физик, лауреат Нобелевской премии Шарль Гийом (1861-1938): “Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиною с каменную глыбу или малы, как песчинка, никогда не удержатся одно на другом: все будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкому”. К этому можно добавить, что неизвестно, как бы пошло развитие цивилизации – ведь наши предки добывали огонь трением.
Актуальность проекта
С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем. Но несмотря на ту большую роль, которую играет трение в нашей жизни, до сих пор не создана достаточно полная картина возникновения трения. Это связано даже не с тем, что трение имеет сложную природу, а скорее с тем, что опыты с трением очень чувствительны к обработке поверхности и поэтому трудно воспроизводимы.
Обоснование актуальности проекта:
Когда говорят о трении, различают три несколько отличных физических явления: сопротивление при движении тела в жидкости или газе – его называют жидким трением; сопротивление, возникающее, когда тело скользит по какой-нибудь поверхности, – трение скольжения, или сухое трение; сопротивление, возникающее при качении тела, – трение качения. Движению тела обычно препятствуют силы трения. Если соприкасаются поверхности твёрдых тел, их относительному движению мешают силы сухого трения. Характерной особенностью сухого трения является существование зоны застоя. Тело нельзя сдвинуть с места, пока абсолютная величина внешней силы не превысит определённого значения. До этого момента между поверхностями соприкасающихся тел действует сила трения покоя, которая уравновешивает внешнюю силу и растёт вместе с ней.
Гипотеза: Если бы не было силы трения, то в мире наступил бы хаос.
Цели проекта-
Найти ответы на вопросы:
Задачи:
При создании работы использованы основные исследовательские методы:
Теоретический( анализ научно-исследовательской, научно-популярной, специальной и учебной литературы, а также информации Интернета).
II.Основная часть
1.Описание объекта.
Санки, скатившись с горы, движутся по горизонтальному пути неравномерно, скорость их постепенно уменьшается, и через некоторое время они останавливаются . Останавливается и велосипед, когда велосипедист прекращает крутить педали. Мы знаем, что причиной всякого изменения скорости движения является сила. Значит, в рассмотренных примерах на каждое движущееся тело действовала сила.
При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением . А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения.
Сила трения – ещё один вид сил, отличающийся от рассмотренных ранее силы тяжести и силы упругости.
2.1 История открытия силы
трения.
Талантливый человек талантлив во всем, но лишь немногие гении были гениальны во всем, что бы они не делали. Леонардо да Винчи заслуживает звания абсолютно универсального гения. Леонардо утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью, пропорциональна нагрузке(силе притяжения), направлена против движения и не зависит от площади контакта.(1519 год).
Г. Амонтон и Ш.О.Кулон
Ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов(1781). Но в их формулировке не было учтено, насколько гладко обработаны контактирующие поверхности.
Современные исследования силы трения
2.2.Виды сил трения
Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.
2.3.Причины возникновения сил трения.
Неровность поверхности.
Взаимное притяжение молекул.
2.4. Сила трения в природе и технике
В природе и технике трение имеет большое значение. Трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно – уменьшить.
Без трения ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли .
В жизни многих растений трение играет положительную роль. Вот, например, лианы, грох, бобы и другие вьющиеся растения . Благодаря трению они 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 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.
Путем длительной эволюции организмы живых существ приспособились к трению . Действие органов хватания ( клешни рака, передние конечности и хвост обезьян, хобот слона и др.) тесно связаны с трением. Ведь предмет или живое существо будет тем прочнее схвачено, чем больше трение между ним и органом хватания.
Во многих случаях трение вредно и с ним приходится бороться. Например, во всех машинах из-за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части . Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, между ними вводят смазку.
Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники. Деталь подшипника, непосредственно соприкасающуюся с валом, называют вкладышем . Вкладыши делают из твердых материалов – бронзы, чугуна или стали. Внутреннюю поверхность их покрывают особыми материалами, чаще всего баббитом.
Мы знаем, что сила трения качения при одинаковой нагрузке значительно меньше силы трения скольжения. На этом явлении основано применение шариковых и роликовых подшипников. В таких подшипниках вращающийся вал не скользит по неподвижному вкладышу подшипника, а катится по нему на стальных шариках или роликах.
3.1ИСТОРИЧЕСКИЙ КУРЬЕЗ
18 августа 1851 года император Николай I совершил первую поездку из Петербурга в Москву по железной дороге. Императорский поезд был готов к отправлению в 4 часа утра. Начальник строительства дороги, генерал Клейнмихель чтобы подчеркнуть торжественность события, приказал первую версту железнодорожного пути покрасить белой масляной краской. Это было красиво и подчеркивало то обстоятельство, что императорский поезд первым пройдет по нетронутой белизне уходящих вдаль рельсов. Однако Клейнмихель не учел одного обстоятельства… Он забыл о смазочном действии масляной краски, уменьшающем трение, – паровоз буксовал на месте.
Жандармы, подобрав полы шинелей,
бежали эту версту
перед поездом и посыпали
песком покрашенные рельсы.
3.2. Закрепление материала
Ответить на вопросы
- Для чего смычок перед игрой натирают канифолью?
- Почему медицинские иглы полируют до зеркального блеска?
- Почему полировка и шлифовка соприкасающихся деталей уменьшает силу трения? Будет ли уменьшена сила трения, если поверхности деталей отполировать идеально?
- С какой целью швейные иголки полируют до блеска? Удобно ли шить заржавленной иголкой?
- В вагоне поезда на столике лежат книга и мяч. Поезд тронулся с места. Что при этом произойдет с мячом и книгой?
- У гоночных велосипедов руль низко опущен. Почему?
- Почему живую рыбу трудно держать в руках?
3.3 А ЕСЛИ БЫ СИЛЫ ТРЕНИЯ
НЕ БЫЛО…
«Допустим, решили мы на каникулах съездить
к бабушке в гости на поезде. И не в курсе того,
что как раз в это время вдруг, ни с того ни с сего, пропала сила трения. Проснулись, встаем с кровати и падаем, так как силы трения между полом и ногами нет.
Начинаем обуваться, и не можем завязать шнурки, которые не держатся из-за отсутствия силы трения. С лестницей вообще туго, лифт не работает – он уже давно лежит в подвале. Пересчитав копчиком абсолютно все ступени и доползя как-то до остановки, обнаруживаем новую беду: ни один автобус не остановился на остановке. Чудом сели в поезд, думаем, какая красота – тут хорошо, топлива уходит меньше, так как потери на трение сведены к нулю, быстрее доедем. Но вот в чём беда: силы трения между колёсами и рельсами нет, а, значит, и оттолкнуться поезду не от чего! Так что, в общем, как-то и не судьба съездить к бабушке без силы трения» .
Заключение
С учетом полезности положительных и вредности отрицательных сторон силы трения, мы должны всемерно расширять использование ее положительных качеств и не сваливать на нее собственную вину.
И тогда в мире точно хаос не наступит!
Список литературы:
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.
Рычаги в технике, быту и природе. 7 класс – класс!ная физика
- Подробности
- Просмотров: 303
Правило моментов лежит в основе действия инструментов и машин, когда требуется выигрыш в силе или в пути.
1. В каком случае груз на палке легче нести?
При переноске груза и использовании палки, как рычага, человек прикладывает силу.
Смысл использования палки-рычага – это получить выигрыш в силе.
Здесь точка опоры рычага – это плечо человека.
Там, где прикладывается сила руки ( а желательно сделать ее минимальной), плечо силы должно быть большим, значит надо взяться за палку как можно дальше от точки опоры (от плеча).
А груз повесить ближе к плечу, уменьшая плечо силы груза.
Там, где меньшая сила – там большее плечо, там, где большая сила – меньшее плечо, при этом рычаг уравновешен и дает выигрыш в силе.
Если же взяться за палку на таком же расстоянии от плеча, на каком сзади весит груз, то выигрыша в силе не будет (для переноски груза надо будет держат палку с силой, равной весу груза).
Также не будет выигрыша в силе, если повесить груз сзади на самый конец палки, а взяться за палку спереди близко к плечу.
2. Для чего при гребле на лодке специально проигрывают в силе?
При гребле веслами на лодке человек проигрывает в силе.
Но почему это здесь выгодно?
Это увеличивает скорость движения лодки.
Весло – это рычаг.
На него при гребке действуют 2 силы: с одной стороны – сила руки человека, а с другой – сила сопротивления воды.
Весло крепится в уключине на борту, которая является точкой опоры для весла.
Длина весла от уключины до руки (плечо силы человека) значительно меньше, чем длина весла от уключины до загребной лопасти (плечо силы сопротивления воды).
Поэтому при гребке человек прикладывает силу большую, чем сила сопротивления воды.
Но, при гребке лопасть весла проходит большее расстояние, чем конец, за который держится человек.
Чем длиннее весла, тем большую силу приходится прикладывать человеку, тем быстрее движется лодка.
3. Действие ножниц как рычага.
Ножницы — это рычаг.
Ось вращения этого рычага проходит через винт, соединяющий обе половины ножниц.
При работе с ножницами получают выигрыш в силе.
Действующей силой F1 является сила руки человека.
F2 — сила сопротивления материала, который режут ножницами.
а).
Конторские ножницы для бумаги, имеют длинные лезвия и такой же длины ручки.
Для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии.
б). Ножницы для резки металла: ручки гораздо длиннее лезвий.
Здес сила сопротивления металла велика и плечо силы руки приходится увеличивать.
в). Кусачки предназначены для перекусывания проволоки.
Здесь разница между длиной ручек и расстоянием режущей части от оси вращения еще больше.
4. Примеры применения рычагов в машинах и устройствах.
а). Тачка для перевозки грузов,
экскаватор,
ручка швейной машины,
педали и ручной тормоз велосипеда,
педали автомобиля и трактора,
клавиши пианино,
рукоятки тисков и верстаков,
рычаг сверлильного станка.
б). Рычажные лабораторные весы действуют как равноплечий рычаг,
весы для взвешивания грузовых вагонов, автомобилей также основаны на правиле рычага.
в). Рычаги у животных и человека: челюсти, рука, нога.
Следующая страница – смотреть
Назад в “Оглавление” – смотреть
Типы трения
Вам будет интересно:Карбонатная жесткость воды: определение, понятие жесткой и мягкой воды, химические и физические свойства, единицы измерения и способы устранения проблемы
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!
Вам будет интересно:Физико-механические свойства горных пород. Виды и классификация горных пород
- 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.
Вам будет интересно:Что такое эндосперм. Характеристика, особенности формирования и функции эндосперма.
