Сила трения польза и вред проект

Проект по физике

на тему:

«Её величество-сила трения»

Липецк, 2016 г.

Содержание

1. Цель и задачи проекта.
2. Актуальность темы.
3. Теория.
3.1. Виды сил трения.
3.2. Коэффициент трения.
3.3. Польза и вред силы трения.
3.4. Уменьшение и увеличение силы трения.
4. Природа и трение.
5. Трение в спорте.
6. Пословицы и поговорки о силе трения.
7. Эксперименты.
7.1. Эксперимент №1.
7.2. Эксперимент №2.
8. Практические применения силы трения.
9. Заключение.
10. Список литературы и интернет – ресурсов.

Цель: Исследовать роль силы трения

Задачи:
1) Узнать, что такое сила трения.
2) Исследовать факторы, от которых зависит сила трения.
3) Рассмотреть виды трения.
4) Трение-полезное или вредное явление.
5) Понять, как уменьшить или увеличить силу трения.
6) Провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения.

Актуальность темы:
Я считаю эту тему интересной и актуальной, потому что сила трения – одна из наиважнейших сил в жизни. Это явление встречается очень часто. Все движения соприкасающихся тел друг относительно друга всегда происходят с трением. Также, сила трения влияет в большей или меньшей степени на характер движения.

Очень важно знать, где трение полезно, а где – нет, и, конечно, нужно уметь уменьшать и увеличивать силу трения для определённых целей.

О силе трения.
С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем.

Сила трения – это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная в сторону, противоположную движению. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией(tribology).

Сила трения зависит от силы давления тел друг на друга, от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения и не зависит от площади соприкосновения.

Коэффициент трения.

Величина, характеризующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся поверхностей, называется коэффициентом трения. Коэффициент трения измеряется отвлеченным числом, показывающим, какую часть силы нормального давления составляет сила трения.

Виды сил трения:

трение скольжения – сопротивление качению одного тела (катка) по поверхности другого.
трение качения – сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.
трение покоя – сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения.

По физике взаимодействия трение принято разделить на:

сухое – когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками (в том числе и твердыми смазочными материалами) — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя;
жидкостное (вязкое) – при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела (порошком графита), жидкости или газа (смазки) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды;
смешанное – когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
граничное – когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и так далее) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

Польза и вред силы трения.
Способы увеличения и уменьшения силы трения.
Полезно или вредно трение? Многие, не задумываясь, отвечают: «Конечно, вредно!». Но ведь, если бы не было трения, мы не могли бы ходить по земле (вспомните, как скользят ноги на льду), 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 способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили. 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. К этому можно добавить, что, если бы не было трения, неизвестно, как пошло бы развитие цивилизации на Земле – ведь наши предки добывали огонь трением. Жизнь без трения просто невозможна!
Но сила трения имеет и свои минусы, т.е. приносит вред. Оно может быть опасно для нас, особенно в зимний период, период гололедов.

Трение – не только тормоз для движения. Это еще и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. 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.

Мы выяснили, что трение является как вредным, так и полезным явлением. Когда оно полезно, его стараются увеличить, а когда вредно – уменьшить.
Как увеличить трение: Как уменьшить трение:
-увеличить нагрузку (вес); -шлифовка деталей;
-увеличить шероховатость поверхности; -смазка трущихся поверхностей;
-подшипники

Природа и трение.
У животных имеются различные органы, служащие для хватания (хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных).
В жизни многих растений трение также 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, т.к. стебли многократно обвивают опоры и очень плотно прилегают к ним.

Трение в спорте.
Хоккей.
Немногие задумывались над тем, что этот «взрывной» вид спорта обязан своим происхождением …трению, точнее, весьма малому трению при скольжении плоской резиновой шайбы по льду. Именно это обстоятельство позволяет хоккеистам поддерживать невиданный темп игры, осуществляя молниеносные комбинации.
Велоспорт.
При езде на велосипеде создали шлемы для уменьшения силы трения

Пословицы и поговорки о силе трения:

• не подмажешь, не поедешь;
• пошло дело как по маслу;
• угря в руках не удержишь;
• что кругло – легко катится;
• лыжи скользят по погоде;
• из навощенной нити сеть не сплетешь;
• колодезная веревка сруб перетирает;
• ржавый плуг только на пахоте очищается;
• нет такого человека, который бы хоть раз не поскользнулся на льду;
• коси коса пока роса; роса долой и мы домой;
• баба с воза-кобыле легче;
• сухая ложка рот дерёт.

Эксперименты.
Эксперимент №1: изучение зависимости силы трения от силы давления тела на горизонтальную поверхность.

Цель: найти зависимость силы трения от силы давления.

Оборудование: динамометр лабораторный, алюминиевые грузы-2 штуки, свинцовый груз-1шт, деревянная дощечка, деревянный брусок.

Один груз: Два груза: Три груза:

Вывод: Прямо пропорциональная зависимость. Чем больше сила давления, тем больше сила трения.

Эксперимент №2: изучение зависимости силы трения от неровностей поверхности.

Цель: установить зависит ли Fтр. от неровности трущихся поверхностей.

Оборудование: динамометр лабораторный, алюминиевый груз, салфетка, песок, доска

Поверхность 1:

Поверхность 2:

Поверхность 3:

Вывод: сила трения зависит от неровности трущихся поверхностей, а именно от рода вещества, из которого изготовлены тела.

Практические применения силы трения:
• При передвижении мебели в классе уменьшали силу трения с помощью мокрого пола;
• Натирали смычок канифолью для увеличения продолжительности звука (струна увлекается за смычком за счет силы трения покоя);
• Нарезка сливочного масла с помощью влажного ножа.

Заключение.

• Мы выяснили, что такое трение, и какое оно бывает. Трение – явление, сопровождающее нас с детства буквально на каждом шагу, а потому ставшим таким привычным и незаметным.

• Теперь мы точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от скорости относительного движения тел; от размера неровностей или шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит.

• Мы узнали, что сила трения имеет как положительную, так и отрицательную сторону. Теперь нам известно, как увеличивать, а как уменьшать силу трения. Шаг за шагом, человек научился успешно бороться с трением доступными и привычными способами, передаваемыми из поколения в поколение и дожившими до нашей эпохи.

• Мы провели серию экспериментов, проделали примерно такие же опыты, как и ученые, и получили примерно такие же результаты. Получилось, что экспериментально мы подтвердили все утверждения, высказанные нами.

• Но, наверное, самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться ими с другими.

Список литературы и интернет – ресурсов:

https://ppt4web.ru/

https://www.myshared.ru/

https://www.mista.ru/pogovorki.htm

https://class-fizika.narod.ru/7_tren.htm

https://ru.wikipedia.org/wiki/Трение

Источник

Муниципальное образовательное учреждение Красновосходская средняя общеобразовательная школа МО «Цильнинский район» Ульяновской области

Исследовательский проект

«Сила трения»

автор работы: Косырева Юлия

ученица 7 класса

руководитель: учитель физики

Мельникова Лариса Николаевна

Карабаевка-2016

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:

Что такое сила трения?
Какие виды сил трения существуют?
Где можно встретиться с силой трения?
Сила трения вредная или полезная?

Задачи:

1.Изучить теоретический материал, сформулировать определение видов силы трения, найти информацию об ученых, занимавшихся изучением сил трения;
2. Найти примеры проявления сил трения в технике и в окружающем нас мире, на основании этих примеров объяснить вред и пользу сил трения;
3. Найти информацию о проявлении сил трения в литературных произведениях, мультфильмах.

При создании работы использованы основные исследовательские методы:

Теоретический( анализ научно-исследовательской, научно-популярной, специальной и учебной литературы, а также информации Интернета).

«Мозговой штурм» формулирование темы исследования;
Выдвижение гипотез решения проблемы;
Выбор творческого названия проекта;
Обсуждение плана работы;
Обсуждение возможных источников информации;
Самостоятельная работа по выполнению задания;
Самостоятельная работа по выполнению презентации и публикации;
Публичная защита полученных результатов и выводов.

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

развивавшаяся техника XX века требовала все большего внимания к исследованию трения. В 30-е годы исследования в области трения стали настолько интенсивными, что потребовалось выделить их как специальную науку – трибологию, лежащую на стыке механики, физики поверхностных явлений и химии (создание новых смазочных материалов – дело химиков). Только в США в этой области работают в настоящее время более 1000 исследователей, и в мировой науке ежегодно публикуется более 700 статей.

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:

Перышкин А.В.: Физика. Учебник для 7 класса.- М.: Дрофа, 2009г.
https://class-fizika.narod.ru/7_class.htm
https://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%ED%E5%F0%F6%E8%FF
https://www.nado5.ru/e-book/yavlenie-inercii-reshenie-zadach
https://demkin-nik.narod.ru/action/sud.htm
Инерция в жизни
Образовательные ресурсы по теме “Инерция”
Урок физики в 7 классе по теме “Инерция” с медиа-ресурсами

Источник