Доповідь про силу тертя
У навколишньому світі існує безліч фізичних явищ: грім і блискавка, дощ і град, електричний струм, тертя… Саме тертя і присвячений наш сьогоднішній доповідь. Чому виникає тертя, на що впливає, від чого залежить сила тертя? І, нарешті, тертя – це друг чи ворог?
Що таке сила тертя?
Трохи розбігшись, можна хвацько покататися по крижаній доріжці. Але спробуйте зробити це на звичайному асфальті. Втім, і пробувати не варто. Нічого не вийде. Винуватицею вашої невдачі стане дуже велика сила тертя. З цієї ж причини складно зрушити з місця масивний стіл або, скажімо, піаніно.
У місці зіткнення двох тіл завжди виникає взаємодія, яке перешкоджає руху одного тіла по поверхні іншого. Його і називають тертям. А величину цієї взаємодії – силою тертя.
Повідомлення про силу тертя.
Види сил тертя
Уявімо собі, що вам треба пересунути важку шафу. Вашої сили явно не вистачає. Збільшимо “зрушує” силу. Одночасно збільшується і сила тертя спокою. І спрямована вона в сторону протилежну руху шафи. Нарешті, “зсувна” сила “перемагає” і шафа рушає з місця. Тепер в свої права вступає сила тертя ковзання. Але вона менше сили тертя спокою і далі шафа пересувати значно легше.
Вам, звичайно, доводилося спостерігати, як 2-3 людини відкочують в сторону важкий автомобіль з раптово заглухлим двигуном. Люди, що штовхають автомобіль, ніякі не силачі, просто на колеса автомобіля діє сила тертя кочення. Цей вид тертя виникає при перекочування одного тіла по поверхні іншого. Може котитися кульку, круглий або гранований олівець, колеса поїзда і т. Д. Цей вид тертя набагато менше сили тертя ковзання. Тому зовсім легко пересувати важкі меблі, якщо вона забезпечена коліщатками.
Але, і в цьому випадку сила тертя спрямована проти руху тіла, отже, зменшує швидкість тіла. Якби не її “шкідливий характер”, розігнавшись на велосипеді або роликах, можна було б насолоджуватися їздою нескінченно довго. З цієї ж причини автомобіль з вимкненим двигуном ще якийсь час буде рухатися за інерцією, а потім зупиниться.
Отже, запам’ятовуємо, розрізняють 3 види сил тертя:
Тертя ковзання;
тертя кочення;
тертя спокою.
Лижник ковзає по снежнолу схилу.
Швидкість зміни швидкості називається прискоренням. Але, оскільки, сила тертя уповільнює рух, то це прискорення буде зі знаком “мінус”. Правильно буде сказати, під дією тертя тіло рухається з уповільненням.
Яка природа тертя
Якщо розглянути гладку поверхню полірованого столу або льоду через лупу (збільшувальне скло), то ви побачите крихітні шорсткості, за які і чіпляється тіло, ковзне або котиться по його поверхні. Адже подібні виступи є і у тіла, що рухається по цих поверхнях.
У точках дотику молекули настільки зближуються, що починають притягуватися один до одного. Але тіло продовжує рух, атоми віддаляються один від одного, зчіпки між ними рвуться. Це призводить до коливання звільнилися від тяжіння атоми. Приблизно так, як коливається звільнена від розтягування пружина. Ми ж сприймаємо ці коливання молекул як нагрівання. Ось чому тертя завжди супроводжується підвищенням температури дотичних поверхонь.
Просесса ковзання супроводжується виділенням тепла.
Значить, існують дві причини, що викликають це явище:
Нерівності на поверхні дотичних тіл;
сили міжмолекулярної тяжіння.
Від чого залежить сила тертя
Ймовірно, вам доводилося помічати, різке гальмування санок, якщо вони з’їжджають на ділянку, посипаний піском. І ще одне цікаве спостереження, коли на санках знаходиться одна людина, вони виконають, з’їхавши з гірки, один шлях. А якщо двоє друзів будуть з’їжджати разом, санки зупиняться швидше. Отже, сила тертя:
Залежить від матеріалу дотичних поверхонь;
крім того, тертя зростає зі збільшенням ваги тіла;
діє в бік, протилежний руху.
Чудова наука фізика ще й тим хороша, що багато залежності можна виразити не тільки словами, а й у вигляді спеціальних знаків (формул). Для сили тертя це виглядає так:
Fтр = kN
де:
Fтр – сила тертя.
K – коефіцієнт тертя, який відображає залежність сили тертя від матеріалу і чистоти його обробки. Скажімо, якщо метал котиться по металу k = 0,18, якщо ми мчимо на ковзанах по льоду k = 0,02 (коефіцієнт тертя завжди менше одиниці);
N – це сила, що діє на опору. Якщо тіло знаходиться на горизонтальній поверхні, ця сила дорівнює вазі тіла. Для похилій площині вона менше ваги і залежить від кута нахилу. Чим крутіше гірка, тим легше з неї скотитися і довше можна проїхати.
А, вирахувавши за цією формулою силу тертя спокою шафи, ми дізнаємося яку силу треба прикласти, щоб зрушити його з місця.
Тертя – це друг чи ворог
Сили тертя супроводжують нас всюди, приносячи відчутної шкоди і… величезну користь. Уявімо, що зникло тертя. Здивований спостерігач побачив би: як руйнуються гори, самі по собі викорчовуються з землі дерева, ураганні вітри і морські хвилі нескінченно панують над землею. Всі тіла сповзають кудись вниз, транспорт розвалюється на окремі деталі, оскільки болти без тертя не виконують свою роль, невидимий безобразник розв’язав би все шнурки і вузли, меблі, не утримується силами тертя, сповзла в найнижчий кут кімнати.
Спробуємо втекти, врятуватися від цього хаосу, але без тертя не зможемо зробити, ні кроку. Адже саме тертя допомагає нам при ходьбі відштовхуватися від землі. Тепер зрозуміло, чому взимку слизькі дороги посипають піском….
І в той же час іноді тертя завдає значної шкоди. Люди навчилися зменшувати і збільшувати тертя, витягуючи з нього величезну користь. Наприклад, для перетягування важких вантажів придумали колеса, замінивши тертя ковзання – коченням, яке, значно менше тертя ковзання.
Шини велопіседа долають тертя ковзання.
Тому, що котиться тілу не доводиться чіпляти безліч дрібних нерівностей поверхні, як при ковзанні тел. Потім забезпечили колеса шинами з глибоким малюнком (протекторами).
А ви помітили, що всі шини гумові та чорні?
Виявляється, гума добре утримує колеса на дорозі, а вугілля, що додається в гуму, надає їй чорний колір, потрібну жорсткість і міцність. Крім того, дозволяє при аваріях на дорозі, виміряти гальмівний шлях. Адже при гальмуванні гума залишає чіткий чорний слід.
Слід протекторних шин на дорозі.
При необхідності зменшити тертя, використовують мастила і суху графітову мастило. Чудовим винаходом стало створення різного виду шарикопідшипників. Їх застосовують в самих різних механізмах від велосипеда до новітнього літака.
Чи буває тертя в рідинах
Коли тіло у воді нерухомо, то тертя об воду не відбувається. Але варто йому почати рух, виникає тертя, т. Е. Вода чинить опір руху в ній будь-яких тел.
Значить, і берег, створюючи тертя, “гальмує” воду. А, так як тертя води об берег зменшує її швидкість, то на середину річки запливати не варто, адже там протягом набагато сильніше. Риби і морські тварини мають таку форму, щоб тертя їхніх тіл про воду було мінімальним.
При рух риби у воді завдяки обтічної форми опір води переміщенню мінімально.
Таку ж обтічність конструктори надають і підводним човнам.
Наше знайомство з іншими природними явищами триватиме. До нових зустрічей, друзі!
(1 votes, average: 5.00 out of 5)