Исследовательская работа Сила трения
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 17»
Рузаевского муниципального района
Исследовательская работа по физике
Определение факторов, влияющих на величину силы
трения скольжения
Автор:
Матвеева Анастасия, ученица 7 «Б» класса
Руководитель:
Карпушина Ирина Павловна,
учитель физики
Рузаевка, 2015
Содержание
Введение (актуальность, цели, задачи, предмет и объект исследования)
3-4
II. Теоретическая часть
2.1. История изучения трения
5-6
2.2. Понятие силы трения
6-8
2.3. Трение в быту, природе и технике
9-13
III. Экспериментальное определение факторов, влияющих на величину силу трения скольжения
3.1 Методика проведения исследования
14-17
3.2 Результаты исследования
18-20
IV. Заключение
21
V. Библиография.
22
I. Введение
«Прежде старайся исследовать вещи, находящиеся вблизи тебя, затем те, которые удалены от твоего зрения».
Самосский Пифагор
Актуальность: исследовательская работа предназначена для формирования у учащихся мировоззрения о реальной действительности. Ответы на многие важные вопросы, связанные с движением тел, дают законы трения. Актуальность темы в том, что она связывает теорию с практикой, раскрывает возможность объяснения природы, применение и использование изученного материала. Качественные проблемные вопросы развивают интерес к предмету. Работа над проектом проводится в виде объяснения с последующим проведением эксперимента или подбора материала по теме. Трение бывает отнюдь не всегда вредным, хотя именно от него в тысячах ситуаций стремятся избавиться. Однако без трения мы не могли бы ходить, колёса машин без толку крутились бы на месте, бельевые прищепки ничего не смогли бы удержать, и так далее. Так что важно знать законы трения и уметь ими пользоваться. Данный проект позволяет развивать творческое мышление школьников, умение приобретать знания из различных источников, анализировать факты, проводит эксперименты, делать обобщения, высказывать собственные суждения, задумываться над загадками природы и искать тропинку к истине. Поэтому возникает проблема: от чего зависит величина силы трения скольжения?
Недостаточность знаний по этому вопросу и желание определить особенности силы трения скольжения обусловили выбор темы исследования «Определение факторов, влияющих на величину силы трения скольжения».
Объектом исследования является сила трения скольжения.
В качестве предмета исследования выступают факторы, влияющие на величину силы трения скольжения.
Целью исследования является изучение влияния силы давления, рода соприкасающихся поверхностей, площади соприкасающихся поверхностей на величину силы трения скольжения.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
подбор литературы по проблеме;
изучение, анализ, обобщение литературы по проблеме;
изучение влияния силы давления, рода и площади соприкасающихся поверхностей на величину силы трения скольжения;
анализ полученных результатов.
Гипотеза исследования: сила трения скольжения зависит от силы давления, рода соприкасающихся поверхностей и площади соприкасающихся поверхностей.
В ходе работы использовались следующие методы исследования:
Теоретические (изучение, анализ, обобщение литературы).
Эмпирические (наблюдения, беседы, измерения).
Интерпретационные (количественная и качественная обработка результатов).
Новизной работы является постановка простейших опытов, позволяющих изучить влияние силы давления, рода и площади соприкасающихся поверхностей на величину силы трения скольжения.
Практическая значимость работы состоит в том, что использование поставленных опытов, позволяет рассмотреть вопрос о величине силы трения скольжения более наглядно и учесть в быту влияние силы давления и качество обработки поверхностей на величину силы трения скольжения.
Структура работы: работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии и содержит 4 таблицы, 15 рисунков.
II. Теоретическая часть
2.1. История изучения трения
Шёл 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винче проводил странные опыты, чем удивил 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 то, 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 течении 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 недоумения 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 трении. 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.
2.2. Понятие силы трения
Сила трения – это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная в сторону, противоположную движению [3]. Сила трения имеет электромагнитную природу.
Действие силы трения всегда сопровождается превращением механической энергии во внутреннюю энергию и вызывает нагревание тел и окружающей их среды.
Существует внешнее и внутреннее трение. Внешнее трение – вид трения, при котором в местах соприкосновения твёрдых тел возникают силы, затрудняющие взаимное перемещение тел и направленное по касательной к их поверхностям. Внутреннее трение (вязкость) – вид трения, состоящий в том, что при взаимном перемещении слоёв жидкости или газа между ними возникают касательные силы, препятствующие такому перемещению [5]
Внешнее трение подразделяют на трение покоя (статическое трение) и кинематическое трение.
Трение покоя возникает между неподвижными твёрдыми телами, когда какое-либо из них пытаются сдвинуть с места (рис 1).
Трение покоя
Рис. 1
Сила трения покоя направлена всегда против направления "сдвигающей" силы. До определённого момента сила трения покоя увеличивается с возрастанием внешней силы, уравновешивая её. Максимальное значение силы трения покоя пропорционально модулю силы Fд давления, производимого телом на опору. По третьему закону Ньютона сила Fд давления тела на опору равна по модулю силе реакции опоры. Таким образом, максимальная сила трения покоя Fтр. покоя max пропорциональна силе реакции опоры N: Fтр. покоя max =
·покоя
·N , где
·покоя – коэффициент трения покоя. Значение коэффициента
·покоя зависит от материала и состояния трущихся поверхностей [4]. При движении тела в жидкости или газе сила трения покоя равна нулю.
Кинематическое трение существует между соприкасающимися движущимися твёрдыми телами. Кинематическое трение подразделяется на трение скольжения и трение качения.
Трение скольжения
Рис. 2
Трение скольжения (рис. 2) возникает при скольжении одного твёрдого тела по поверхности другого. Закон для трения скольжения имеет вид: Fтр. скольж. =
·скольж.
·N,
·скольж. – коэффициент трения скольжения. Значение
·скольж. зависит от того, из каких веществ изготовлены трущиеся поверхности и от качества их обработки [4]. Если сделать поверхности белее гладкими, значение
·скольж. уменьшится. Но уменьшать шероховатость поверхностей можно лишь до определённого предела, так как при очень гладких поверхностях значение
·скольж. вновь увеличивается. Это связано с тем, что молекулы тел с гладкими поверхностями близко подходят друг к другу и силы молекулярного притяжения между ними вызывают «прилипание» тел, препятствующее их скольжению. Поэтому причинами возникновения силы трения являются: шероховатости поверхностей соприкасающихся тел и притяжение молекул взаимодействующих тел (рис. 3).
Рис. 3
Трение качения (рис. 4) возникает при качении твёрдых тел круглой формы по поверхности других твёрдых тел. Модуль силы трения качения Fтр. кач. определяется по закону Fтр. кач. = (ккач.
·N):R, где ккач. – коэффициент трения качения, N – модуль силы реакции опоры, R – радиус катящегося тела
Рис. 4
При прочих равных условиях
·покоя >
·скольж. > ккач., то есть наибольшим является трение покоя, а наименьшим – трение качения. Значение коэффициента трения для различных материалов можно найти в справочниках.
При движении тела внутри жидкости или газа на него со стороны жидкости или газа действуют силы, направленные навстречу движению. Эти силы называются сопротивлением среды и являются одним из видов трения [5]. Как силы трения, сопротивление среды всегда направленно против движения. Особенностью сил трения в жидкости или газе является отсутствие трения покоя. В этом случае, чтобы сдвинуть с места тело, достаточно сколь угодно малых сил: хотя и очень медленно, но всё же тело начнёт двигаться. Но по мере увеличения скорости сопротивление среды увеличивается, так что, сколько бы времени сила не действовала, она не сможет разогнать тело до большой скорости. Важной характеристикой жидких и газообразных сред является вязкость. С увеличением температуры вязкость газов возрастает, а жидкостей резко падает. Это связано с различиями в характере движения молекул в жидкости и газе. При понижении температуры вязкость некоторых жидкостей настолько возрастает, что они теряют характерную для них способность течь, превращаясь в аморфные твёрдые тела.
2.3. Трение в быту, природе и технике
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 в 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 такой же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между подошвой ноги и Землей. Чем сильней 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 ведущие 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. 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
Увеличение силы трения при помощи песка
Рис. 5
Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы и начать движение. Колёса вращаясь, проскальзывали бы, а автомобиль продолжал бы стоять на месте, буксовал. Чтобы увеличить трение, поверхность шин у автомобиля делают с ребристыми выступами. Зимой, когда дорога бывает особенно скользкая, её посыпают песком, очищают ото льда.
Трение служит искусству. Так, без трения смычка о струны была бы невозможна игра на скрипке или виолончели.
В результате трения истираются трущиеся поверхности, поэтому трение широко используется в процессах заточки инструментов, шлифовки и полировки поверхностей металлов, стекла, алмазов, дерева и других материалов.
Трение обеспечивает скрепление различных материалов, деталей инструментов, различных устройств, сооружений. За счет трения между нитями не расползаются ткани, удерживаются на рукоятках молотки, топоры, лопаты и другие инструменты. Болты с гайками, гвозди, шурупы, клинья, скрепляют части конструкций силой трения. Трение помогает человеку удерживать предметы в руках.
В жизни многих растений трение играет положительную роль. Например, лианы, хмель, горох, бобы и другие вьющиеся растения благодаря трению могут цепляться за находящиеся поблизости опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Между опорой и стеблем возникают достаточно большое трение, так как стебли многократно обвивают опоры и очень плотно прилегают к ним.
У растений, имеющих корнеплоды, такие, как морковь, свекла, брюква, сила трения о грунт способствует удержанию их в почве. С ростом корнеплода давление окружающей земли на него увеличивается, что приводит к увеличению силы трения. Поэтому трудно вытащить из земли большую свеклу, редьку или 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 гороха, орехи 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 имеет 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.
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». Ежедневные нагрузки, например, в тазобедренном суставе человека превышают тысячу ньютонов при прыжках, а трение и изнашивание практически отсутствует. Это связано с тем, что суставная жидкость по своему составу сходна с плазмой крови, но обладает большей вязкостью, чем кровь. Внутреннее трение суставной жидкости падает в сотни раз при резком повышении скорости. Кроме того, тончайший слой этого вещества ведет себя при сжатии так же, как слой резины. При ходьбе, жидкость начинает выдавливаться из капилляров хряща, усиливая смазочное действие, и уменьшая трение. Суставная жидкость обладает необычной способностью резко увеличивать вязкость под давлением. В итоге процесс выдавливания смазки из хряща автоматически регулируется под действием нагрузки.
При действии же органов движения у животных и человека трение проявляется как полезная сила. Чтобы увеличить сцепление с грунтом, стволами деревьев, на конечностях животных имеется целый ряд различных 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 тесно связано с трением. Органы хватания имеют шероховатую поверхность для увеличения трения (рис. 7).
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.
Трение в природе
Рис. 7
При глотании пищи и ее движении по пищеводу трение уменьшается за счет предварительного дробления и пережевывания пищи, а также смачивания ее слюной.
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. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.
Водяной жук - вертячка быстро перемещается на поверхности воды. Чтобы захватить их сачком, требуется большая ловкость. Вертячка лучший пловец среди водных жуков. Быстроте передвижения он во многом обязан покрывающей тело жировой смазке, которая значительно уменьшает трение о воду.
Во многих случаях трение вредно, например, во всех машинах из-за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части. Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, между ними делают смазку. Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники. Деталь подшипника, непосредственно соприкасающуюся с валом, называют вкладышем. Вкладыши делают из твёрдых материалов бронзы, чугуна или стали. Внутреннюю поверхность их покрывают особыми материалами, чаще всего баббитом (сплавом свинца или олова с другими металлами), и смазывают. Подшипники, в которых вал при вращении скользит по поверхности вкладыша, называют подшипниками скольжения (рис. 8).
Подшипники скольжения
Рис. 8
Применение шариковых и роликовых подшипников основано на том, что сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения при одинаковой нагрузке. В таких подшипниках вращающийся вал не скользит по неподвижному вкладышу подшипника, а катится по нему на стальных шариках или роликах. Замена в машинах подшипников скольжения шариковыми или роликовыми подшипниками позволяет уменьшать силу трения в 20-30 раз [3]. Шариковые и роликовые подшипники используют в разнообразных машинах: автомобилях, токарных станках, электродвигателях, велосипедах (рис. 9).
Шариковые и роликовые подшипники качения
Рис. 9
Сила сопротивлению движению в жидкостях или газах в значительной степени зависит от формы движущегося тела, поэтому для уменьшения силы сопротивления со стороны среды, движущимся телам придают обтекаемую форму [4].
Таким образом, для увеличения силы трения: используются специальные материалы, увеличение нагрузки; для уменьшения силы трения используется шлифовка трущихся поверхностей, применение смазки, замена трения скольжения трением качения, уменьшение нагрузки, придание обтекаемой формы движущемуся телу [5].
Нами проведено экспериментальное определение факторов, влияющих на величину силы трения скольжения. Методика и результаты исследования представлены в главе 2.
III. Экспериментальное определение факторов, влияющих на величину силы трения скольжения
3.1. Методика проведения исследования
Работа по определению факторов, влияющих на величину силы трения скольжения, состояла из трёх этапов:
1 Этап. Подготовительный. январь 2014 г.
Подбор и изучение литературы по проблеме.
2 Этап. Практический. февраль 2014 г.
Проведение эксперимента по определению факторов, влияющих на величину силы трения скольжения.
3 Этап. Обобщающий. Март 2014 г.
Обобщение и анализ полученных результатов.
При проведении эксперимента нами использовалось оборудование, указанное в таблице 1.
Таблица 1
Оборудование, используемое в ходе исследования
N п/п
Название приборов и материалов
Количество
Лабораторный динамометр
1
Деревянный брусок с крючком
1
Набор грузов с двумя крючками
1
Трибометр
1
Лист картона
1
Лист наждачной бумаги
1
Фотоаппарат цифровой
1
В ходе исследования использовался такой метод как лабораторный эксперимент. Лабораторные исследования проводились на базе МБОУ СОШ №17 г. Рузаевка.
В эксперименте изучалось влияние силы давления, рода соприкасающихся поверхностей и площади соприкасающихся поверхностей на величину силы трения скольжения.
Использовалась следующая методика проведения эксперимента:
1. Изучение зависимости величины силы трения скольжения от силы давления.
1. Определялась цена деления шкалы лабораторного динамометра, и измерялся вес деревянного бруска с крючком.
2. С помощью динамометра измерялась сила трения скольжения бруска по деревянной поверхности трибометра.
3. На брусок помещались сначала один, затем два, затем три груза массой по 100 г (весом по 1 Н) и каждый раз определялась величина силы трения скольжения с помощью динамометра при равномерном перемещении бруска с грузами по деревянной поверхности трибометра (рис.10).
1. Изучение зависимости величины силы трения скольжения от силы давления
Рис. 10
2. Изучение зависимости величины силы трения скольжения от рода соприкасающихся поверхностей.
1. По пластиковой поверхности стола равномерно перемещался деревянный брусок с тремя грузами.
2. С помощью динамометра измерялась сила трения скольжения, возникающая между пластиковой поверхностью стола и деревянной поверхностью бруска.
3. Пластиковая поверхность заменялась сначала деревянной поверхностью трибометра, затем картонной поверхностью листа и каждый раз измерялась сила трения скольжения при равномерном перемещении по ним деревянного бруска с тремя грузами (рис. 11).
Рис. 11
3. Изучение зависимости величины силы трения скольжения от площади соприкасающихся поверхностей.
1. На линейку трибометра помещался деревянный брусок большой гранью. На него помещались три груза весом по 1 Н.
2. При помощи динамометра брусок с грузом перемещался равномерно по поверхности трибометра.
3. Измерялась сила трения скольжения бруска по поверхности трибометра динамометром.
4. На линейку трибометра помещался деревянный брусок с тремя грузами меньшей гранью, и снова измерялась сила трения скольжения с помощью динамометра (рис. 12).
Рис. 12
5. Полученные результаты подвергались анализу.
3.2. Результаты исследования
В ходе эксперимента были получены следующие результаты: величина силы трения скольжения
- прямо пропорциональна силе давления;
-.зависит от рода соприкасающихся поверхностей (качества обработки поверхностей);
- не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.
Чем больше сила давления, тем больше величина силы трения скольжения (табл. 2, рис. 13), следовательно, сила трения скольжения прямо пропорциональна силе давления.
Таблица 2
Зависимость величины силы трения скольжения от силы давления
N опыта
Сила давления, Н
Сила трения скольжения, Н
1
0,7
0,1
2
1,7
0,3
3
2,7
0,5
4
3,7
0,7
Графическая интерпретация зависимости величины силы трения
скольжения от силы давления
13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415
Рис. 13
Чем меньше шероховатостей имеют поверхности, тем меньшая сила трения скольжения, возникает между ними (табл. 3, рис. 14) и тем меньше коэффициент трения скольжения. Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что при движении дерева по дереву коэффициент трения наименьший, так как деревянная поверхность менее шероховата; при движении дерева по картону коэффициент трения наибольший, так как картонная поверхность более шероховата.
Таблица 3
Зависимость величины силы трения скольжения
от рода соприкасающихся поверхностей
N п/п
Название твёрдых поверхностей
N измерения
Сила давления на опору Р, Н
Сила трения скольжения Fтр, Н
Коэффициент трения
· = Fтр /Р
Средний коэффициент трения
·=(
·1+
·2+
·3)/3
1
дерево по дереву
3
3,7
0,9
0,25
0,24
2
дерево по гладкой бумаге
1
3,7
0,8
0,19
0,19
3
дерево по наждачной бумаге
1
3,7
1,6
0,3
0,29
Зависимость среднего коэффициента трения от рода соприкасающихся поверхностей
Величина силы трения не зависит от того, большая или меньшая площади поверхностей соприкасаются между собой (табл. 4, рис. 15).
Рис. 14
Таблица 4
Зависимость величины силы трения скольжения
от площади соприкасающихся поверхностей
N п/п
Название твёрдых поверхностей
Площадь поверхности
S = a
·b, см2
Сила давления на опору Р, Н
Сила трения скольжения Fтр, Н
1
Дерево по дереву
40
3,7
0,9
2
25
3,7
0,9
Графическая интерпретация зависимости величины силы трения
cкольжения от площади соприкасающихся поверхностей
13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415
Рис. 15
Таким образом, выдвинутая нами гипотеза исследования справедлива в том, что сила трения скольжения зависит от силы давления, рода соприкасающихся поверхностей. Но предположение о том, что сила трения скольжения зависит от площади соприкасающихся поверхностей не верно.
IV. Заключение
Анализ полученных литературных и экспериментальных данных позволяет заключить, что:
1. Сила трения – это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная в сторону, противоположную движению.
2. Сила трения имеет электромагнитную природу.
3. Существует внешнее и внутреннее трение. Внешнее трение подразделяют на трение покоя (статическое трение) и кинематическое трение (трение скольжения и трение качения).
4. При движении тела внутри жидкости или газа на него со стороны жидкости или газа действуют силы, направленные навстречу движению, называемые сопротивлением среды.
5. В жизни человека, природе и технике трение имеет большое значение. В одних случаях трение может быть полезным и его стараются увеличить, в других случаях трение может быть вредным и тогда его стремятся уменьшить. Для увеличения силы трения: используются специальные материалы, увеличение нагрузки; для уменьшения силы трения используется шлифовка трущихся поверхностей, применение смазки, замена трения скольжения трением качения, уменьшение нагрузки, придание обтекаемой формы движущемуся телу.
6. Чем больше сила давления, тем больше величина силы трения скольжения, следовательно, сила трения скольжения прямо пропорциональна силе давления.
7. Чем меньше шероховатостей имеют поверхности, тем меньшая сила трения скольжения, возникает между ними и тем меньше коэффициент трения скольжения.
8. Величина силы трения не зависит от того, большая или меньшая площади поверхностей соприкасаются между собой. Таким образом, величина силы трения скольжения прямо пропорциональна силе давления, зависит от рода соприкасающихся поверхностей (качества обработки поверхностей), не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.
V. Библиография
1. Балашов М. М. О природе: Кн. для учащихся 7 кл. – М.: Просвещение, 1991. - 64 с.
2. Балашов М. М. Физика: Проб. учеб. для 9 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1993. - 319 с.
3. Пёрышкин А. В. Физика. 7кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2001. – 192 с.
4. Физика: Механика: 9 кл.: Учеб. для углублённого изучения физики /М. М. Балашов, А. И. Гомонова, А. Б. Долицкий и др.; Под ред. Г. Я. Мякишева. – М.: Дрофа, 1996. – 496 с.
5. Элементарный учебник физики: Учеб. пособие. В 3 т. /Под ред. Г. С. Ландсберга: Т. I. Механика. Теплота, Молекулярная физика. – М.: Наука. Физматлит, 1995. - 608 с.
6. Энциклопедический словарь юного техника /Сост. Б.В.Зубков, С.В.Чумаков. - М.: Педагогика, 1987.- 464 с.
13PAGE 15
13PAGE 141715
Сила трения скольжения, Н
Сила давления, Н
13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415
Твёрдые поверхности
Коэффициент трения
Сила трения скольжения, Н
Площадь поверхности бруска, см2