Трение в моей жизни его вред и польза

Исследовательская работа

Трение

и его значение в жизни        человека

                                   Выполнили: Назаренко Яна и

                                                         ЧикировРуслан

                                             учащиеся 9 «А» класса                    

                                                      МОУ ЧСОШ №2

                                    Руководитель Маликова Г.Н.

2010г.

Какую роль играет сила трения в нашей жизни?

Цель:    Выяснить, какую роль играет сила трения в нашей жизни, как человек получил знания об этом явлении, какова её природа.

Задачи:

1. Проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления;  
2. Выяснить природу явления трения, закономерности трения;
3.  Провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения;
4. Продумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости относительного движения.

План:

1. Природа силы трения
2. Сущность явления трение
3. Виды трения
4. Исследования, эксперименты, опыты
5. Факторы, от которых зависит сила трения
6. Роль сил трения
7. Вывод

Наши исследования:

1. Сведения из больницы
2. Сведения из ГИБДД
3. Социологический опрос
4. Эксперименты, опыты

Трение – явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшее таким привычным и незаметным.

Изучили пословицы,  поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения покоя, качения, скольжения:

– не будет снега, не будет и следа.

– Тяжело против воды плыть.

– Терпенье и труд всё перетрут.

– От того и телега запела, что давно дёгтя не ела.

          Сказки : «Колобок» – трение качения  («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…»);

«Курочка Ряба» – трение качения («Мышка бежала, хвостиком  вильнула, яичко покатилось,

 упало и разбилось);

«Репка» – трение покоя;     – «Медвежья горка» – трение скольжения и другие.

Возьмём монету и потрём её о шероховатую поверхность. Мы отчётливо ощутим сопротивление – это и есть сила трения. Если тереть быстрее, монета начнёт нагреваться, напомнив нам о том, что при трении выделяется теплота – факт, известный ещё  человеку каменного века, ведь именно таким способом люди впервые научились  добывать огонь.

Трение даёт нам возможность ходить, сидеть, работать без опасения, что книги и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

  Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили. Маленькое трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен.

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

И в наше время 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.

             Виды сил трения: трение покоя, скольжения, качения.

 Трение покоя:

    Для того, чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент.

    Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклона доски брусок может остаться на месте. Что удерживает этот брусок от соскальзывания вниз?

 Конечно же,   трение покоя.

Трение скольжения: Из-за чего останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет своё движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону, противоположную направлению движения тела.

Трение качения: Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потому перед ним всё время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения.

Причины силы трения:

1. Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле всегда имеют микроскопические неровности (выступы, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неровности зацепляются друг за друга и тем мешают движению;

2. Межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между     молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное притяжение проявляется в тех случаях, когда поверхности соприкасающихся тел хорошо отполированы.

Трение играет в нашей жизни и положительную роль, но оно и опасно для нас, особенно в зимний период, период гололёдов.

Мы обратились в районную больницу с просьбой дать нам информацию о пострадавших от гололёда, обратившихся за медицинской помощью.

Данные из районной больницы о пострадавших от гололёда за зимний период 2009-2010гг:

 Дети от 7-13 лет -6;

подростки 14-17 лет – 3;

люди пожилого возраста – 9.

Данные из ГИБДД о дорожно-транспортных происшествиях за зимний период:

Мы провели небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы:

1) Что Вы знаете о явлении трение?

2) Как Вы относитесь к гололёду, скользким тротуарам и дорогам?

3) Ваши пожелания администрации нашего района.

   В опросе участвовали люди разных возрастов (60 человек)

На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно, т.к. не видела связи между трением и повседневным опытом.

На второй вопрос дети и школьники средних классов говорили, что лёд им нравится, можно покататься; а люди постарше уже понимают, в чём заключается опасность этого явления. Они высказывали в адрес администрации ряд предложений, например:

     – посыпать дороги и тротуары песком, солью;

     – сделать хорошее освещение, чтобы были видны   опасные места;

     –  ограничить во время гололёда скорость транспорта на улицах;

     – проводить в школах беседы об оказании первой медицинской помощи в таких случаях;

     – проводить встречи с инспекторами ГИБДД.

Факторы, от которых зависит сила трения:

1. Сила трения не зависит от площади соприкасающихся тел, а зависит от материала тел;
2. Сила трения зависит от силы, прижимающей данное тело к поверхности другого тела, т.е. от силы нормального давления;
3. Модуль силы трения скольжения зависит от модуля относительной скорости.

              Сила трения зависит от качества обработки трущихся поверхностей.

Экспериментально выяснили зависимость силы трения от следующих факторов:

– от нагрузки;

– от площади соприкосновения трущихся поверхностей;

– от трущихся материалов.

Результаты экспериментов:

1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки. С увеличением нагрузки сила трения увеличивается.

2. Зависимость силы трения от площади соприкосновения трущихся поверхностей:

3. Зависимость силы трения от размеров неровностей трущихся поверхностей: дерево по дереву (различные способы обработки поверхности):

Используя экспериментальные данные, вычислили коэффициент трения скольжения для следующих материалов:

Роль силы трения:

В технике и в повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, а 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.

Вывод :

Мы выяснили, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путём.  Теперь мы точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на неё. Теперь мы сможем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строением вещества, силой взаимодействия между молекулами.  

     Провели серию экспериментов, подтвердив все утверждения, высказанные нами. Но, наверное, самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться  с другими. В дальнейшем мы хотели бы продолжить исследования по этой теме и расширить свои знания в области уменьшения сил трения в природе и технике.

Литература:

1. Перышкин А.В. Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2006.
2. Ламырева Н.А. Физика 9-11 классы. Проектная деятельность учащихся. – Волгоград: Учитель, 2008.
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/ 
4. https://class-fizika.narod.ru/7_tren.htm 
5. https://images.yandex.ru/yandsearch 

Сила трения встречается буквально на каждом шагу. Но знают ли люди, зачем она нужна? В чем вред и польза силы трения? Попробуем разобраться.

Предисловие

На земные объекты действует несколько сил, которые тесно взаимосвязаны между собой и влияют на жизнедеятельность тел. Прежде всего, это сила тяжести, упругости (внутреннее сопротивление тел в ответ на смещение их молекул) и реакции опоры. Но есть еще она очень важная физическая величина, называемая силой трения. Она в отличие от силы тяготения и упругости не зависит от расположения тел. При ее изучении действуют иные законы: коэффициент трения скольжения и сила реакции опоры. Например, если понадобится сдвинуть тяжеловесный шкаф, то с первой же минуты станет понятно, что сделать это непросто. Кроме того, при выполнении данной задачи присутствуют определенные помехи. Что же препятствует усилиям, приложенным к шкафу? А мешает этому не что иное, как сила трения, принцип действия которой изучают еще в школе. Курс физики за 7 класс подробно рассказывает об этом явлении.

Что у нас под ногами?

С ней люди сталкиваются очень часто. Польза трения в том, что мы бы и шагу ступить не смогли, не будь этой физической величины. Именно она удерживает нашу обувь на той поверхности, куда мы ступаем. Каждый из нас ходил по очень скользким поверхностям, например, по льду, и не понаслышке знает, что это очень тяжело. Почему так происходит? Прежде чем рассказать о том, в чем вред и польза силы трения, определимся с тем, что это такое.

Суть понятия

Силой трения называется взаимодействие двух тел, возникающее в месте их соприкосновения и препятствующее их движению относительно друг друга. Различают несколько видов трения – покоя, скольжения и качения.

Причины возникновения

Первая из причин заключается в неизменной шероховатости поверхностей. Именно этот показатель влияет на то, какой вид силы трения будет иметь место. Если речь идет о гладких поверхностях, например, о покрытой металлом крыше или о ледяных участках, то их шероховатость почти не видна, однако это не значит, что ее нет – она присутствует на микроскопическом уровне. В этом случае будет действовать сила трения скольжения. Но если говорить о шкафе, стоящем на ковре, то здесь шероховатости двух объектов будут значительно препятствовать взаимному движению. Второй причиной является электромагнитное молекулярное отталкивание, которое происходит в месте контакта объектов.

Трение покоя

Что происходит в случае, когда мы пытаемся сдвинуть с места шкаф, однако нам не удается переместить его ни на сантиметр. Что удерживает предмет на одном месте? Это сила трения покоя. Дело в том, что приложенные усилия компенсируются силой сухого трения, возникающей между шкафом и полом.

Вред и польза силы трения покоя

Именно сила трения покоя не дает самостоятельно развязаться шнуркам на наших ботинках, выпасть гвоздю, который мы только что вбили в стену, удерживает на месте шкаф. Без нее было бы невозможно передвигаться по земной поверхности ни людям, ни животным, ни автомобилям. Вред трения также присутствует. Он бывает в довольно глобальных масштабах, например, сила трения покоя может привести к деформации обшивки кораблей.

Научное обоснование

Для того чтобы передвинуть шкаф, необходимо приложить к нему силу, которая превзойдет трение. То есть до тех пор, пока применяемые усилия меньше показателя силы трения, мебель останется на месте. Помимо указанных факторов, есть еще сила реакции опоры, которая направленна перпендикулярно плоскости. Она зависит от материала, из которого сделан пол (здесь задействована также сила упругости). Также существует коэффициент трения, зависящий от того, из чего состоят обе поверхности, взаимодействующие друг с другом. Поэтому сила трения, действующая на шкаф, равняется коэффициенту трения, который умножается на силу реакции опоры (поверхности).

Трение скольжения

Итак, чтобы пересилить трение, мы попросили кого-нибудь нам помочь сдвинуть шкаф с места. Что мы обнаружили? Что после того, как мы приложили силу, которая превысила силу трения покоя, шкаф не только сместился, но и некоторое время продолжал двигаться в необходимую сторону, разумеется, с нашей помощью. А потраченные усилия были примерно одинаковы в течение всего пути. В этом случае нам препятствовала сила трения скольжения, направленная в противоположную от приложенного воздействия сторону. Стоит заметить, что ее сопротивление гораздо ниже, нежели у силы трения покоя. Чтобы снизить этот показатель, при необходимости применяются различные смазочные материалы.

Сила трения качения

Если мы вспомним, что когда-нибудь придется двигать шкаф обратно, то решим оснастить его колесиками. В этом случае возникающее взаимодействие будет называться трением качения, поскольку предмет уже будет не скользить, а катиться по поверхности. Катящиеся колесики будут немного вдавливаться в ковер, образовывая бугорок, который нам необходимо будет преодолеть. Этим и обуславливается сила трения качения. Разумеется, если мы покатим шкаф не по ковру, а, например, по паркету, то переместить его будет еще легче, за счет того, что поверхность паркета тверже поверхности ковра. По той же причине велосипедистам ехать по шоссе куда проще, чем по пляжу с мелким песком.

Неоднозначный вопрос

В чем состоит вред и польза силы трения любого типа? Разумеется, приведенные примеры несколько утрированы – в жизни все немного сложнее. Однако несмотря на то, что сила трения имеет очевидные минусы, создающие ряд сложностей в жизни, ясно, что без нее проблем было бы гораздо больше. Поэтому у данной величины есть свои недостатки и преимущества.

Негативные примеры

Среди примеров вреда этой силы на одном из первых мест стоит проблема перемещения тяжеловесных грузов, быстрого изнашивания любимых вещей, а также невозможности создать вечный двигатель, поскольку из-за трения любое движение рано или поздно прекращается, требуя стороннего вмешательства.

Положительные моменты

Среди примеров полезности этой силы то, что мы можем спокойно ходить по земле, не поскальзываясь на каждом шагу, наша одежда прочно сидит и мгновенно не приходит в негодность, поскольку нити ткани удерживаются благодаря трению. Кроме того, люди используют принцип действия этой силы, посыпая скользкие дороги, из-за чего удается избежать множества аварий и травм.

Выводы

Человечество научилось взаимодействовать с данной физической величиной, увеличивая и уменьшая ее в зависимости от поставленных целей. Наша непосредственная задача – попытаться использовать ее максимально эффективно.