Ответ оставил Гость
Силы трения, сопровождая нас повсюду, играют огромную роль в нашей жизни. Правда, мы не замечаем этого за повседневными заботами и чаще всего стремимся свести действие трения к минимуму. Подшипники, смазочные материалы, обтекаемые формы - все это и многое другое позволяет вести успешную борьбу с различными видами трения. На это уходит много сил и средств, благодаря чему сложилось мнение о вреде трения, о том, что если бы трение вдруг исчезло, то человек остался бы только в выигрыше. Но так ли это? Это далеко не так, ведь трение - и наш враг, и наш союзник. В каких-то случаях отсутствие трения грозит большими неприятностями (например, торможение автомобилей происходит только за счет сил трения, возникающих между колодками и барабаном), а в каких-то случаях даже минимальные силы трения оказывают самое вредное воздействие (например, в механических часах и тонких научных приборах). Однако, чтобы понять все значение трения, необходимо его «выключить» и проследить за будущими событиями. Итак, каким будет мир без сухого и вязкого трения всех видов? Мы не сможем ни ходить, ни передвигаться никаким другим способом. Ведь во время ходьбы подошвы наших ног испытывают трение с полом, а без трения мы будем чувствовать себя хуже, чем на самом гладком льду в самой скользкой обуви. Ни один предмет (в том числе и мы) не сможет находиться на одном месте. Ведь все, что лежит на столе, полу или просто земле, удерживается трением покоя. А что же будет происходить? Все тела начнут двигаться, стремясь достичь самой низкой точки. На Земле почти невозможно создать идеально горизонтальную поверхность, даже ровные лабораторные столы или станины станков имеют уклоны в тысячные доли градуса. Но в мире без трения тела придут в движение даже на таких плоскостях. Понятно, что о транспорте и вообще о работе любых механизмов и говорить не приходится. Тормозные колодки, шкивы и ремни, шины и дорога - ничего из этого не будет испытывать взаимное трение, а значит, и не будет работать. Да и самих-то машин не станет - из них выкрутятся все болты и открутятся все гайки, так как они удерживаются только благодаря силам трения в резьбе. Исчезни вдруг трение, наши дома в мгновение ока рассыплются - раствор не будет больше держать кирпичи, вбитые гвозди вылезут из досок, ведь они держатся там только за счет трения! Целыми останутся только сварные или клепаные металлические конструкции. Без трения исчезнут и многие другие привычные нам вещи. Из веревок нельзя будет вязать узлы - они будут расползаться. Все тканые материалы разойдутся на отдельные нити, а нити распадутся на составляющие их мельчайшие волокна. Такая судьба ожидает также металлические и веревочные сетки. Катастрофические изменения ждут природу - сам облик Земли изменится до неузнаваемости. Волны, возникающие в океане, никогда не утихнут, а в атмосфере будут дуть постоянные ветры страшной силы - ведь трения между отдельными слоями воды и воздуха нет, а значит, ничто не мешает им очень быстро двигаться относительно друг друга. Реки выйдут из своих берегов, и их воды понесутся с большой скоростью по равнинам. Горы и холмы начнут рассыпаться на отдельные глыбы и песок. Деревья, корни которых держатся в земле только из-за трения, сами по себе начнут выкорчевываться и поползут в поисках самой низкой точки. Да, нашему взору предстанет страшная картина: горы, деревья, огромные глыбы, да и сама почва будут ползти, перемешиваясь, до тех пор, пока не найдут точку равновесия. Если пропадет сила трения, то наша планета станет гладким шариком, на котором не будет ни гор, ни впадин, ни рек, ни океанов - все это сломается, вытечет, перемешается и свалится в одну кучу. А сильные, ни на минуту не утихающие ветры будут подхватывать пыль и носить ее над планетой. Жизнь в таких условиях вряд ли будет возможна... Поэтому нельзя говорить о трении как о вредном физическом явлении. Да, часто просто жизненно необходимо свести трение к минимуму, но нередко нужны и максимально возможные силы трения, потому что трение - одновременно и враг, и друг.
В земных условиях трение всегда сопутствуют любому движению тел. При всех видах механического движения одни тела соприкасаются либо с другими телами, либо с окружающей их сплошной жидкой или газообразной средой. Такое соприкосновение всегда оказывает большое влияние на движение. Возникает сила трения, направленная противоположно движению.
Существует несколько видов трения:
Сухое трение возникает при движении твердых соприкасающихся тел относительно друг друга.
Вязкое (иначе жидкое) трение возникает при движении твёрдых тел в жидкой или газообразной среде, или когда жидкость или газ текут мимо неподвижных твёрдых тел.
Трение покоя возникает, когда к телу прикладывают силу, пытающуюся сдвинуть это тело.
Причинами возникновения силы трения являются: неровность соприкасающихся поверхностей и взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.
А что произойдет, если взять две идеально чистые поверхности?
Привяжите к ножке стеклянного бокала нитку и поставьте его на стол, накрытый стеклом. Если потянуть за нитку бокал легко заскользит по стеклу. Теперь смочите стекло водой. Перемещать бокал станет значительно труднее. Если Вы присмотритесь к стеклу, то сможете заметить даже царапины. Делов том, что вода удалила жир и прочие вещества, загрязнявшие трущиеся поверхности. Образовался контакт двух идеально чистых поверхностей, и оказалось, что сделать царапины (т.е. вырвать кусочки стекла) легче, чем оторвать (сдвинуть) бокал.
Способы уменьшения силы трения:
Шлифовка трущихся поверхностей, применение смазки и замена трения скольжения трением качения.
Силы трения имеют электромагнитную природу.
От чего зависит сила трения?
От рода соприкасающих поверхностей и от величины нагрузки.
В свое время великий итальянский художник и ученый Леонардо да Винчи, удивляя окружающих, проводил странные опыты: он таскал по полу веревку то во всю длину, то собирая ее кольцами. Он изучал: зависит ли сила трения скольжения от площади соприкасающихся тел?
В результате Леонардо пришел к выводу, что сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел, что подтверждают и современные ученые.
Как объяснить возникновение трения?
Соприкасающиеся поверхности тел никогда не являются идеально плоскими и имеют неровности.
Причем места выступов на одной поверхности не совпадают с местами выступов на другой. Но при сжатии остроконечные пики деформируются и площадь контакта увеличивается пропорционально приложенной нагрузке. Именно сопротивление сдвигу в местах неровностей и является причиной трения
Кроме того, не надо забывать, что в случае идеально гладких поверхностей сопротивление движению возникнет за счет сил притяжения между молекулами.Так объясняется влияние на силу трения нагрузки - силы прижатия и свойств материалов.
Как измерить силу трения?
Это можно сделать при помощи динамометра.
При равномерном движении тела динамометр показывает силу тяги, равную силе трения. Для удобства измерения иногда вместо того, чтобы тянуть книгу по столу, можно начать двигать сам стол, а книгу удерживать на месте, привязав её к пружине. Сила трения от этого не изменится.
Единица измерения силы трения в СИ (как и любой другой силы) - 1 Ньютон.
Что выгоднее: качение или скольжение?
Что лучше – скользить или катиться? Конечно, катиться выгоднее, чем скользить. Чтобы поддерживать качение, нужно прикладывать гораздо меньшую силу, чем для поддержания скольжения с той же скоростью. Поэтому понятно, что летом ездят в телеге, а не на санях.
Но почему же зимой колёса уступают место полозьям? Всё дело в том, что колёса выгоднее полозьев только в том случае, когда они катятся. А чтобы колёса могли катиться, под ними должна быть твёрдая, гладкая дорога и к тому же нескользкая.
ОПЫТ. Сравнение силы трения скольжения и силы трения качения.
Поставьте на стол круглый (не гранёный) стакан и толкните его так, чтобы он заскользил своим дном по столу. Сдвинувшись, стакан остановится.
Положите теперь тот же стакан на бок и толкните его с той же силой.Стакан, прокатившись, продвинется дальше. В чём дело?
Вес стакана не изменился, его стенки и дно сделаны из одного и того же стекла, стол тот же самый.
Всё дело в том, что теперь стакан катится, а не скользит, и тормозит его движение сила трения качения, которая во много раз меньше силы трения скольжения. Во многих случаях оно оказывается раз в 50 больше трения качения!
Трение всегда тормозит движение; на преодоление трения всех видов расходуется громадное количество ценного топлива.
Трение вызывает износ трущихся поверхностей.
ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ТРЕНИЯ
Первое исследование законов трения принадлежит знаменитому итальянскому ученому и художнику Леонардо да Винчи (15 век):
сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта соприкасающихся поверхностей.
Он измерял силу трения, действующую на деревянные бруски, скользящие по доске, причем, ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры. Но, к сожалению, работы Леонардо да Винчи не были опубликованы.
Однако только в конце 18 века ученые Г. Амонтон и Ш.О. Кулон ввели новую физическую постоянную - коэффициент трения (k).
После этого была выведена формула для силы трения:
Fтр = kN
Где N – сила реакции опоры, соответствующая силе давления, производимой телом на поверхность.
Если тело находится на горизонтальной поверхности, то N = Fтяж
Значения коэффициента трения для различных материалов можно найти в справочниках.
С давних времен было известно, что смазанные жиром или даже просто смоченные водой поверхности скользят значительно легче. В 1886 году О. Рейнольдс создал первую теорию смазки.
А в начале 20 века появилась трибология – наука изучающая трение.
Иногда трение- «вред»!
Трение тормозит движение; на преодоление трения всех видов расходуется громадное количество ценного топлива.
Трение вызывает износ трущихся поверхностей: стираются подошвы, шины автомобилей, детали машин. Вредное трение стараются уменьшить.
Но иногда в трении - польза!
Тогда его стараются увеличить, например, при ходьбе в гололед.
А если бы трения не было?
Лауреат Нобелевской премии, швецарский физик Шарль Гийом сказал: “ Вообразим, что трение может быть устранено совершенно, тогда никакое тело, будь оно величиной с каменную глыбу или мало, как песчинка, никогда не удержится одно на другом, все будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля была бы без неровностей, подобно жидкости.”
ЧИТАЕМ ВСЁ О ТРЕНИИ
О трении для любознательных..........
ИНТЕРЕСНО
Увеличение силы сопротивления движению при росте скорости приводит к установившемуся равномерному движению тела при падении с большой высоты в жидкости или газе (например, в атмосфере). Так парашютист до раскрытия парашюта может приобрести скорость всего лишь до 50 м/с, а капли дождя, в зависимости от их размеров, достигают скоростей от 2 до 7 м/с.
Самый низкий коэффициент трения для твёрдого тела (0,02) имеет известный вам тефлон. У каждого современного человека есть на кухне кастрюли и сковородки с антипригарным тефлоновым покрытием.
Если у движущегося поезда одновременно открыть все окна, то обтекание его воздухом настолько ухудшится, что сила сопротивления движению возрастет примерно на четверть.
Гидрокостюмы, которые специально разрабатываются для подводной охоты и фридайвинга, выпускаются со сверхгладким покрытием с внешней стороны для уменьшения потерь на трение при скольжении в воде.
ВОПРОС ДЛЯ ВСЕХ!
Лошадь везет телегу. Где здесь сила трения полезна, а где вредна?
А, ну-ка!
Если вы попробуете сдвинуть тяжелый шкаф, полный вещей, то как-то сразу станет понятно, что не так все просто, и что-то явно мешает благому делу наведения порядка.
- И мешать движению будет не что иное, как работа силы трения , которую изучают в курсе физики седьмого класса.
С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. В прямом смысле этого слова. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем, так как именно силы трения удерживают наши ноги на поверхности.
Любой из нас знает, что такое ходить по очень скользкой поверхности - по льду, если этот процесс вообще можно назвать ходьбой. То есть, мы сразу видим очевидные плюсы силы трения. Однако, прежде чем говорить о пользе или вреде сил трения, рассмотрим для, начала, что такое сила трения в физике.
Сила трения в физике и ее виды
Взаимодействие, которое возникает в месте соприкосновения двух тел и препятствует их относительному движению, называют трением. А силу, которая характеризует это взаимодействие, называют силой трения.
- Различают три вида трения: трение скольжения, трение покоя и трение качения.
Трение покоя
В нашем случае, когда мы пытались сдвинуть шкаф с места, мы пыхтели, толкали, краснели, но не сдвинули шкаф ни на дюйм. Что удерживает шкаф на месте? Сила трения покоя. Теперь другой пример: если мы положим руку на тетрадь и будем двигать ее по столу, то тетрадь будет двигаться вместе с нашей рукой, удерживаемая все той же силой трения покоя.
Трение покоя удерживает вбитые в стену гвозди, мешает самопроизвольно развязываться шнуркам, а также держит на месте наш шкаф, чтобы мы, случайно опершись на него плечом, не задавили любимого кота, который вдруг улегся подремать в тишине и покое между шкафом и стеной.
Трение скольжения
Вернемся к нашему пресловутому шкафу. Мы, наконец, сообразили, что сдвинуть его в одиночку нам не удастся и позвали на помощь соседа. В конце концов, исцарапав весь пол, вспотев, напугав кота, но, так и не выгрузив вещи из шкафа, мы передвинули его в другой угол.
Что мы обнаружили, кроме клубов пыли и не обклеенного обоями куска стены? Что, когда мы приложили силу, превышающую силу трения покоя, шкаф не просто сдвинулся с места, но и (с нашей помощью, естественно) продолжил двигаться дальше, до нужного нам места. И усилия, которые приходилось затрачивать на его передвижение, были примерно одинаковы на всем протяжении пути.
- В данном случае нам мешала сила трения скольжения . Сила трения скольжения, как и сила трения покоя, направлена в сторону, противоположную приложенному воздействию.
Трение качения
В случае, когда тело не скользит по поверхности, а катится, то, возникающее в месте контакта трение, называют трением качения. Катящееся колесо немного вдавливается в дорогу, и перед ним образуется небольшой бугорок, который приходится преодолевать. Именно этим и обусловлено трение качения.
Чем тверже дорога, тем меньше трение качения. Именно поэтому ехать по шоссе намного легче, чем по песку. Трение качения в подавляющем большинстве случаев ощутимо меньше трения скольжения. Именно поэтому повсеместно применяют колеса, подшипники и так далее.
Причины возникновения сил трения
Первая - это шероховатость поверхности. Это хорошо понятно на примере досок пола или поверхности Земли. В случае же более гладких поверхностей, например, льда или покрытой металлическими листами крыши, шероховатости почти не видны, но это не значит, что их нет. Эти шероховатости и неровности цепляются друг за друга и мешают движению.
Вторая причина - это межмолекулярное притяжение, которое действует в местах контакта трущихся тел. Однако, вторая причина проявляется, в основном, лишь в случае очень хорошо отполированных тел. В основном же, мы имеем дело с первой причиной возникновения сил трения. И в таком случае, чтобы уменьшить силу трения, часто применяют смазку.
- Слой смазки, чаще всего жидкий, разъединяет трущиеся поверхности, и трутся между собой слои жидкости, сила трения в которых в разы меньше.
Сочинение на тему «Сила трения»
В курсе физики седьмого класса школьникам дают задание написать сочинение на тему «Сила трения». Примером сочинения на эту тему может служить примерно такая фантазия:
«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 нету, а, значит, и оттолкнуться поезду не от чего! Так что, в общем, как-то и не судьба съездить к бабушке без силы трения.»
Польза и вред силы трения
Конечно же, это фантазия, и она полна лирических упрощений. В жизни все немного по-другому. Но, по сути, несмотря на то, что есть очевидные минусы силы трения, которые создают для нас ряд сложностей в жизни, очевидно, что без существования сил трения, проблем было бы куда как побольше. Так что нужно говорить, как о вреде сил трения, так и о пользе все тех же сил трения.
Примерами полезных сторон сил трения можно назвать то, что мы можем ходить по земле, что наша одежда не разваливается, так как нитки в ткани удерживаются благодаря все тем же силам трения, что насыпав на обледеневшую дорогу песок, мы улучшаем сцепление с дорогой, дабы избежать аварии.
Ну а вредом силы трения является проблема перемещения больших грузов, проблема изнашивания трущихся поверхностей, а также невозможность создания вечного двигателя, так как из-за трения любое движение рано или поздно останавливается, требуя постоянного стороннего воздействия.
Люди научились приспосабливаться и уменьшать, либо увеличивать силы трения , в зависимости от необходимости. Это и колеса, и смазка, и заточка, и многое другое. Примеров масса, и очевидно, что нельзя однозначно сказать: трение - это хорошо или плохо. Но оно есть, и наша задача - научиться использовать его на пользу человека.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Связь между силой тяжести и массой тела: динамометр.Следующая тема: Трение в природе, быту и технике: еще больше ПРИМЕРОВ
Если вы вдруг захотите сдвинуть тяжелый предмет, то станет очевидно, что вам что-то препятствует. Мешать движению будет сила трения. С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. В прямом смысле этого слова. Точнее сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем, так как силы трения удерживают наши ноги на поверхности.
Трение - следствие многих причин, но основными являются две. Во-первых, поверхности тел неровны, и зазубрены одной поверхности цепляются за шероховатости другой. Это так называемое геометрическое трение. Во-вторых, трущиеся тела очень близко соприкасаются друг с другом, и на их движение оказывает влияние взаимодействие молекул (молекулярное трение).
Известно три вида трения: трение покоя, трение скольжения, и трение качения.
Сила трения покоя - сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга.
Сила трения скольжения - сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.
Сила трения качения - называют сопротивление, возникающее при качении одного тела по поверхности другого.
Очевидно, что у любого явления есть плюсы и минусы. И глупо говорить о том, что трение не нужно, например, из-за того, что изнашиваются детали. Но, а как бы мы ходили?
Ниже постараюсь написать главные плюсы и минусы, хотя заранее знаю, что это трудно сделать.
- Без силы трения, предметы выскальзывали бы из рук, а мы не смогли бы ходить по земле, только лишь скользили (смею предположить, как улитки).
- Трение является главной, иногда, единственной силой, способной остановить движущееся тело.
- Трение не дает нитям распрямиться, а ткани - рассыпаться на отдельные нити.
- Получение огня примитивным путем.
- Трение является фактором, отводящим часть энергии, сообщаемой системе (например, колебательной) в тепло, пока вся эта энергия не израсходуется. Например, при раскачивании качелей, те рано или поздно остановятся, если над ними не производить никаких действий.
- Трение покоя является главным препятствием, чтобы сдвинуть тяжёлый предмет с места.
- Трение является причиной снижения работоспособности деталей и узлов механизмов, ухудшения качества поверхностей и, как следствие, резкого снижения КПД, в отдельных случаях, выхода из строя деталей и узлов или даже всего механизма в целом.
Я осознаю, что это разделение сугубо бытовое. Любой плюс можно превратить в минус, а минус в плюс. Точно могу сказать, что без трения нам точно не обойтись. Мы можем говорить о том, что оно нам мешает, но не забывайте о том, сколько раз помогало. Мы просто об этом не задумываемся. А, наверное, бы стоило, хотя это философский вопрос.
Если вы считаете, что список неполный и вы хотели бы его дополнить, предлагайте свои предложения в комментариях.
1Кунгурова Э.В. (Пермь, учитель начальных классов, МАОУ «Гимназия № 1»)
1. Элементарный учебник физики:Учебное пособие. В 3-хт. /Под ред.Г.С.Ландсберга. Т.1 Механика.Молекулярная физика.М.:Наука, 1985.
2. Иванов А.С., Проказа А.Т. Мир механики и техники: Кн.для учащихся. – М.: Просвещение, 1993.
3. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика Ч.1 Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира/Глав. Ред. В.А.Володин. – М.:Аванта+, 2010
4. Детская энциклопедия. Я познаю мир: Физика/сост. А.А. Леонович, под ред. О.Г. Хинн. – М.: ООО «Фирма «Издательство АСТ».2010.-480с.
5. http://demo.home.nov.ru/favorite.htm
6. http://gannalv.narod.ru/tr/
7. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
8. http://class-fizika.narod.ru/7_tren.htm
9. http://www.physel.ru/component/option,com_frontpage/Itemid,1/
10. http://62.mchs.gov.ru/document/1968180.
Данная статья является реферативным изложением основной работы. Полный текст научной работы, приложения, иллюстрации и иные дополнительные материалы доступны на сайте III Международного конкурса научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» по ссылке: https://www.school-science.ru/0317/11/28780
Зима - любимое время многих малышей Прикамья! Ведь можно с ветерком скатиться с горки, тихо-тихо проехать по сказочному зимнему лесу и весело кататься с друзьями на коньках. Я тоже люблю зимние забавы!
Проблема: понять, что мешало мне так далеко уехать без ледянки.
Цель данного проекта: раскрытие тайны силы трения.
Задачи:
- проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления;
- выяснить природу силы трения;
- провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения;
- понять, где может встретиться с силой трения ученица 2 класса;
- разработать рекомендации для одноклассников «Умный зимний отдых».
Для достижения поставленных целей, над данным проектом мы работали по следующим направлениям:
1) исследование общественного мнения;
2) изучение теории;
3) эксперимент;
4) конструирование.
Гипотеза: сила трения необходима в жизни людей.
Научный интерес заключается в том, что в процессе изучения данного вопроса получены некоторые сведения о практическом применении явления трения.
1. Что такое трение (немного теории)
Цели: изучить природу сил трения.
Сила трения
Почему со снежной горки лучше ехать на ледянке? Как разгоняется автомобиль, и какая сила замедляет его при торможении? Как удерживаются растения в почве? Почему живую рыбу трудно в руке удержать? Чем объяснить опасность гололедицы в зимний период? Оказывается, все эти вопросы про одно и то же!
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.
Любое тело, двигаясь по поверхности, зацепляется за его неровности и испытывает сопротивление. Это сопротивление называется силой трения. Трение определяется свойствами поверхности твердых тел, а они очень сложны и до конца еще не исследованы.
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. Что определяет величину силы трения? Повседневный опыт свидетельствует: чем сильнее прижать поверхности тел друг к другу, тем труднее вызвать их взаимное скольжение и поддерживать его. Мы постараемся доказать это на опыте.
1.1.Роль сил трения
Давайте представим себе, что однажды на Земле произошло нечто странное! Обратимся к мысленному эксперименту, вообразим, что в мире какому-то волшебнику удалось выключить трение. К чему это привело бы?
Во-первых, мы не смогли бы ходить, колеса машин без толку крутились бы на месте, бельевые прищепки ничего не смогли бы удержать…
Во-вторых, исчезли бы причины, порождающие трение. Во время скольжения одного предмета по-другому происходит словно бы зацепление микроскопических бугорков друг за друга. Но если бы этих бугорков не было, то это не значило бы, что сдвинуть предмет или тащить его стало бы легче. Возник бы так называемый эффект прилипания, который легко обнаружить, пытаясь, сдвинуть стопку книг в глянцевой обложке вдоль поверхности полированного стола.
Значит, не будь трения, не было бы этих крошечных попыток каждой частички вещества удержать около себя соседок. Но тогда как вообще эти частички держались бы вместе? То есть, внутри различных тел исчезло бы стремление «жить компанией», и вещество развалилось бы до мельчайших деталек, как домик из «Лего».
Вот к каким неожиданным выводам можно прийти, если допустить отсутствие трения. Как и со всем, что нам мешает, с ним надо бороться, но абсолютно избавиться от него не получится, да и не надо!
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, приложенная к ноге, и тем быстрее движется человек.
В гололедицу очень трудно ходить пешком и передвигаться на автомобилях, так как трение 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 тормозов. Наиболее распространены воздушные тормоза, которые работают при помощи сжатого воздуха.
2. Конструкторская работа и выводы
Цели: создать демонстрационный эксперимент; объяснить результаты наблюдаемых явлений.
Изучив литературу, мы с папой сделали несколько опытов. Мы продумали эксперименты, и попытались объяснить их результаты.
Вернемся к истории о моем катании на горке.
Как-то раз мы с папой катались с ледяной горки. Сначала я съезжала без ледянки. И мне удавалось добраться только до окончания ледяного склона. Затем я решила съехать на пластмассовой ледянке, и мой путь увеличился почти в два раза!
Сейчас, мне понятно, что сила трения в первый раз скатывания была больше, она заставила мое тело затормозить быстрее. Но еще в данном опыте имеет значение твердость тел. Мой зимний костюм гораздо мягче пластмассовой ледянки. Значит, костюм больше взаимодействует с горкой и производит большую силу трения. Жесткая ледянка меньше «сцепляется» с горкой, и трение - меньше!
На кусок картона шириной в одну зубочистку, а длиной две зубочистки пластилином прикрепим зубочистку поперек картонки посередине. Затем загнем края картонки. Нарисуем на цветной бумаге паучка. Паучка нарисуем так, чтобы его тело было больше прямоугольника. К спинке паука приклеим картонку. Отрежем нитку длиной с руку. Вденем нитку в иголку и протянем ее через картонку. Натянем нитку с паучком и держим ее вертикально. Затем немного ослабим нитку. Как поведет себя паук?
Когда нитка сильно натянута, она касается зубочистки и между ними возникает трение. Трение не дает пауку соскальзывать вниз.
Этот опыт показывает, от чего зависит сила трения.
Возьмем лист бумаги. Вложим его между страницами лежащей на столе толстой книги. Попытаемся вытащить лист. Проведем опыт еще раз. Теперь вложим лист почти в самый конец книги. Попытаемся вытащить еще раз. Опыт показывает, что проще вытащить лист из верхней части книги, чем из нижней. Значит, чем сильнее прижимаются поверхности тел друг к другу, тем больше их взаимодействие, то есть больше сила трения.
При многократном разгибании и сгибании проволоки место изгиба нагревается. Это происходит за счет трения между отдельными слоями металла. Также при натирании монеты о поверхность, монета нагревается.
Этот простой опыт показывает применение силы трения.
Заточка ножей в мастерских. Когда нож затупился, его можно заострить специальным устройством. Явление основано на разглаживании зазубрин между соприкасающимися поверхностями.
Результатами этих опытов можно объяснить многие явления в природе и жизни человека. Теперь, когда мне стала известна тайна силы трения, я поняла, что она описывается и во многих сказках! Это для меня стало еще одним открытием!
Очень хочу привести примеры сказок. В сказке «Колобок» - сила трения помогает главному герою выпутаться из сложных ситуаций («Колобок полежал, 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…»). В сказке «Курочка Ряба» - недостаток силы трения привел к неприятностям («Мышка бежала, хвостиком вильнула, яичко покатилось, упало и разбилось). В сказке «Репка» - трение репы о поверхность земли заставило всю семью сплотиться. Снежная Королева своим волшебством легко преодолевала силу трения («Сани объехали вокруг площади два раза. Кай живо привязал к ним свои санки и покатил»).
Интересно взглянуть на известные произведения иначе!
3. 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.
- Тише едешь, дальше будешь.
- 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.
Все приведенные пословицы, говорят о том, что существование силы трения люди заметили давно. Народ отражает в пословицах и поговорках усилия, которые нужно прикладывать для преодоления сил трения.
Возьмем монету и потрем ею о шершавую поверхность. Мы 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 - 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 смазываемый жиром или оливковым маслом.
Конечно, трение играет в нашей жизни и положительную роль. Никакое тело, будь оно величиной с каменную глыбу или песчинку, никогда не удержится одно на другом, все будет скользить и катиться. Не будь трения, Земля была бы без неровностей, как жидкости.
Я узнала столько интересного и нового о тайнах силы трения. Бороться с ней, чтобы развивать невиданную скорость нужно с умом. Я решила рассказать одноклассникам о том, как правильно и безопасно кататься с горок.
Зима - это время забав и веселых игр. Катание с горок - всеми любимое зимнее развлечение. Скорость, свист свежего ветра, буря переполняющих эмоций - для того, чтобы Ваш отдых был не только приятным, но и безопасным, стоит задуматься о выборе как горок, так и санок.
1.С малышом младше 3 лет не стоит идти на оживленную горку, с которой катаются дети 7-10 лет и старше.
2. Если горка вызывает у вас опасения, сначала пусть прокатится с нее взрослый, без ребенка - испытает спуск.
3. Если ребенок уже катается на разновозрастной «оживленной» горке, обязательно за ним должен следить взрослый. Лучше всего, если кто-то из взрослых следит за спуском сверху, а кто-то снизу помогает детям быстро освобождать путь.
4. Ни в коем случайте нельзя использовать в качестве горок железнодорожные насыпи и горки вблизи проезжей части автодорог.
Библиографическая ссылка
Макарова Е. УДИВИТЕЛЬНАЯ СИЛА ТРЕНИЯ // Старт в науке. – 2017. – № 4-3. – С. 519-523;URL: http://science-start.ru/ru/article/view?id=813 (дата обращения: 19.01.2020).
