Сила тертя цікаві досліди. Дослідницька робота «Сила тертя та її корисні властивості

Зробимо кілька дослідів.

Досвід 1.Розмістимо дерев'яний брусок на дерев'яний стіл. Прикріпимо динамометр до бруска і почнемо прикладати зусилля до динамометра. Покажчик динамометра покаже, що на брусок діятиме сила, яка зростає зі зростанням наших зусиль. Брусок, незважаючи на зростання сили, деякий час залишається у спокої. Спокій можливий у тому випадку, коли дія сил на тіло компенсується. Отже, можна припустити, що між бруском і столом виникає якась сила, яка протилежно спрямована силі, що діє з боку динамометра. Цю силу назвали силою тертя спокою (рис.4.35).

Її позначають буквою. Досвід показує, що зі зростанням сили зростатиме і сила тертя спокою.

Продовжимо наші експерименти.

Досвід 2Збільшуватимемо силу, що діє з боку динамометра. У деякий момент часу брусок все-таки зрушить з місця, і продовжуватиме рухатися під дією деякої постійної сили рівномірно і прямолінійно. Рівномірність руху бруска означає, що наш брусок діє сила, що перешкоджає його руху. Вона дорівнює модулю силі і спрямована протилежно їй. (Рис.4.36).

Цю силу стали називати силою тертя ковзання і позначають буквою.

Досвід 3.Повторимо цей досвід, помістивши дерев'яний брусок на скляний стіл. Ми знайдемо, що результати досвіду не зміняться. Зміниться лише чисельне значення сил і . А це означає, що сили тертя виникають на будь-яких поверхнях, що стикаються. Такий вид тертя називається сухим тертям.

Вивченням сил сухого тертя займалися французькі фізики Шарль Огюстен Кулон та Гільйом Амонтон. Експериментально вони встановили такі закони сухого тертя:

1. Максимальна сила тертя спокою дорівнює силі тертя ковзання

2. Сила тертя ковзання прямо пропорційна силі нормального тиску, тобто.

де m - Коефіцієнт пропорційності, що визначається, родом матеріалу, дотичних поверхонь, якістю їх обробки і т.д. Цей коефіцієнт пропорційності називається коефіцієнтом тертя ковзання.

3. Сила сухого тертя не залежить від площі поверхонь, що стикаються.

Формула (1) називається законом Кулона – Амонтона.

Досвід 4. Помістимо на горизонтальний стіл брусок та дерев'яний циліндр однакової маси та наведемо їх у русі в одному напрямку з однаковою швидкістю (рис. 4.37).

Експеримент покаже, що циліндр від'їде набагато більшу відстань, ніж брусок. Це означає, що сила тертя, що діє на циліндр набагато менше, ніж сили тертя ковзання бруска. Необхідно звернути увагу, що в процесі руху брусок стикається з поверхнею столу тільки однією своєю поверхнею, а циліндр котиться по ній. Сила тертя, що виникає тоді, коли тіло котиться якоюсь поверхнею, називається тертям кочення. Величина цієї сили знаходиться за формулою

У цій формулі k - Коефіцієнтом тертя кочення.

Необхідно відзначити, що фізичний сенс коефіцієнта тертя ковзання та коефіцієнта тертя кочення зовсім різний. Тому їх не можна порівнювати.

Провівши ці досліди, ми з вами з'ясували, що існує три види сухого тертя: тертя спокою, тертя ковзання, тертя кочення.

Виявилося, що в природі існує і рідке тертя, яке виникає між шарами рідини і газу, що стикаються. Сила опору, що виникає під час руху твердих тіл у рідинах і газах, так само є силою рідкого тертя. Рідке тертя вивчав І. Ньютон. Рідке тертя набагато менше сухого тертя. Закони рідкого тертя, встановлені Ньютоном, досить складні і ви їх дізнаєтесь при подальшому вивченні фізики.

Спробуємо розібратися через виникнення сил сухого тертя. Поверхні тіл, що стикаються, мають шорсткості, найчастіше невидимі неозброєним оком (рис.4.38).

Шорсткості поверхні одного тіла приходять у зачеплення з шорсткістю поверхні стикається з ним тіла, і при цьому виникає деформація, з'являється пружна сила, що перешкоджає відносному руху тіл, що стикаються. Це сила сухого тертя, яка, як і сила пружності, має електромагнітну природу.

Спробуємо пояснити закони сухого тертя, встановлені Кулоном і Амонтоном. Так, якщо тіло лежить на горизонтальному столі, то шорсткість обох поверхонь не деформована вздовж цієї поверхні. Отже, сила тертя між ними дорівнює нулю. Як тільки ми подіємо на тіло динамометром вздовж столу, то виникнуть деформації шорсткостей і з'явиться сила тертя, що дорівнює показанням динамометра та протилежно спрямована. Якщо при цьому тіло залишається в спокої, то ця сила буде силою тертя спокою. Зі зростанням сили натягу збільшуватиметься і сила тертя спокою, т.к. зростає деформація шорсткості. Але, рано чи пізно, відбудеться зрив між зачепленнями шорсткостей, і тіло почне рухатися. У момент початку руху сила тертя спокою досягає свого максимального значення і надалі практично не змінюється. Сила тертя, що діє у процесі руху, називається силою тертя ковзання. Отже, максимальна сила тертя спокою дорівнює силі тертя ковзання.

Очевидно й інше: якщо тіло притискати до поверхні все з більшою силою (рис.4.38), то зачеплення між шорсткістю поверхонь, що стикаються, збільшиться, що призведе до збільшення сили тертя. Це легко довести досвідченим шляхом: при збільшенні сили тиску на тіло показання динамометра зростатимуть. Це свідчить закон Кулона – Амонтона.

Рис.4.39а і б

Якщо поміщати дерев'яний брусок на стіл різними його гранями, мають різні площі, і щоразу рухати його рівномірно і прямолінійно з допомогою динамометра (рис.4.40), можна виявити, що тертя залишається незмінною, тобто. сила тертя не залежить від площі поверхонь, що стикаються. Це підтверджує третій закон сухого тертя.

Зрозуміло і те, що якщо відшліфувати поверхні, що стикаються, то сила тертя зменшиться. Відбувається це через те, що розміри шорсткості зменшуються.

Виявляється, якщо поверхні будуть відшліфовані так, що їх шорсткості (горбки, западини) стануть порівнянними з розмірами атомів, то сила тертя різко зросте. Це тому, що із зменшенням відстані між атомами електромагнітні сили їх взаємодії зростають.

Необхідно відзначити, що в тому випадку, коли тіло рухається горизонтальною поверхнею під дією сили, спрямованої вздовж цієї поверхні, то в ролі сили нормального тиску виступатиме сила тяжіння mg . У цьому випадку сила тертя ковзання дорівнюватиме:

Тертя, як і будь-яке фізичне явище, може бути шкідливим і корисним. У тому випадку, коли тертя шкідливе, його намагаються зменшити. Для цього використовують мастило, замінюючи сухе тертя рідким, застосовують магнітну або повітряну подушку, застосовують кулькові, роликові підшипники або колеса, замінюючи тертя ковзання тертям кочення.

Коли ж тертя корисне, його намагаються збільшити. У ожеледицю посипають тротуари і дороги піском, застосовують шипи на взутті або автошинах, або підбирають матеріали, що стикаються з великим коефіцієнтом тертя, наприклад, матеріали з гуми.

Важко уявити, що відбувалося на Землі, якби зникли сили сухого тертя.

Запитання для самоконтролю:

1. Яка сила називається силою тертя?

2. Як виникає сила тертя?

3. Яка природа сили тертя?

4. У чому різниця між силою тертя спокою та силою тертя ковзання?

5. Яке тертя називається сухим?

6. Які результати дослідження сухого тертя Кулоном та Амонтоном?

7. Коли виникає сила тертя кочення?

8. Від яких чинників залежить коефіцієнт тертя ковзання?

9. Як зміниться сила тертя, якщо збільшити а) площу зіткнення двох тіл; б)нагрівати тіла; в) відшліфувати дотичні поверхні?

10. Наведіть приклади шкідливого та корисного прояву сил тертя.

11. Яке тертя називається рідким і як воно виникає?

12. Для чого змащують деталі, що труться, наприклад, солідолом?

13. Напишіть реферат про дослідження сухого тертя, які провели французькі фізики Ш.О. Кулон та Г. Амонтон.

22.04.2016 09:30

Назва роботи:

МБОУ «ЗОШ №4»

Місто:м.Троїцьк

Актуальність цієї теми:

Мета моєї роботи:

Завдання:

Методи дослідження:

Об'єкт дослідження:

Предмет дослідження:

Природа сили тертя – електромагнітна. Це означає, що причиною виникнення є сили взаємодії між частинками, з яких складається речовина. Другою причиною виникнення сили т

«Проект Сила тертя»

Управління освіти адміністрації міста Троїцька

Міська науково-дослідна конференція

учнів 5-8 класів муніципальних освітніх установ

«Перші кроки до науки»

Дослідження коефіцієнта тертя взуття

про різну поверхню

Роботу виконав:

учень МБОУ «ЗОШ №4»

Буторін Гліб, 7 клас

Керівник: учитель фізики

Коваленко Інна Сергіївна

Троїцьк, 2015 рік

Анотація

Ціль наукової роботи:

Знаючи коефіцієнт тертя матеріалу підошви про різну поверхню, можна підібрати оптимальний варіант придбання взуття. Методи, використані у роботі: анкетування, фізичний експеримент, математичний розрахунок, аналіз результатів. Провівши досвід, я зробив висновок, що найбільший коефіцієнт тертя у підошви, зробленої з поліуретану, потім – гума, каучук, а найменший коефіцієнт – у пластику. З цього випливає, що при покупці взуття слід враховувати особливості підошв та погодні умови, в яких ви носитимете взуття.

Вступ

Актуальність

У зимовий час, коли на вулиці ожеледиця, відбувається дуже багато падінь та травм.

Тому дуже важливо при покупці взуття враховувати особливості підошв та погодні умови, в які ви носитимете це взуття. У цьому полягає актуальність.

Проблема

Мета роботи

Дослідження тертя підошв взуття, виготовлених із різних матеріалів про різні поверхні та визначення найбільш практичних матеріалів для їх виготовлення.

Завдання:

1. Вивчити теоретичні засади сухого тертя.

2. Провести анкетування серед учнів для виявлення найбільш популярних виробників взуття, рівня поінформованості про матеріал підошви та впливу матеріалу підошви на тертя під час ходьби.

3. Виміряти коефіцієнт тертя ковзання матеріалу взуттєвої підошви про різну поверхню.

4. Провести аналіз отриманих результатів вимірювань та виявити найбільш прийнятні варіанти експлуатації взуття.

Методи дослідження

1. Анкетування.

2. Фізичний експеримент.

3. Математичний розрахунок.

4. Аналіз результатів.

Об'єкт дослідження

Предмет дослідження

Гіпотеза

II . Наукова стаття

1.Теоретична частина

Опір руху виникає при ковзанні одного тіла поверхнею іншого. Якщо торкаються тверді поверхні або тверді прошарки між тілами (плівки оксидів, полімерні покриття), тертя називають сухим.

Тертя бере участь (і до того ж дуже істотне) там, де ми про нього навіть не підозрюємо. Але не треба думати, що тертя завжди перешкоджає руху часто воно йому сприяє.

Особливості сил тертя:

Виникають при зіткненні;

Діють уздовж поверхні;

Завжди спрямовані проти спрямування руху тіла.

Що визначає величину сили сухого тертя? Повсякденний досвід свідчить: чим сильніше притиснути поверхні тіл один до одного, тим важче викликати їх взаємне ковзання і підтримувати його (наприклад, аркуш паперу, вкладений між сторінками товстої книги, що лежить на столі, простіше витягнути з верхньої частини, ніж з нижньої). Притискаюча сила, що діє з боку сусіднього тіла на поверхню, що труться, перпендикулярна їй і називається силою нормального тиску.

F тр = µN; N = F тяж

µ - коефіцієнт тертя - визначається шорсткістю дотичних поверхонь; для більш гладких поверхонь він менший. Наприклад, після удару хокейною ключкою ковзна шайба швидше зупиняється на дерев'яній підлозі, ніж на льоду.

2. Практична частина

Анкета

Наступним етапом роботи було вимірювання коефіцієнта тертя ковзання підошв взуттєвих при взаємодії з різними поверхнями.

3. Досвід 1

Досвід проводився в магазинах та в домашніх умовах. Досвід полягав у наступному: прикріплене до динамометра взуття я тягнув рівномірно вздовж різних поверхонь, знімав показання динамометра в такому положенні, а також вимірював силу важкості даного взуття;

Прилади та матеріали, що використовуються у досвіді:

3. Динамометр.

Порядок проведення досвіду:

Тертя про ламінат

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро(гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя при терті взуття ламінат: µ=

Пластик µ=1,03 Н: 2,6Н=0,39

Поліуретан µ=1,46 Н:2,4Н=0,6

Каучук µ=1,1Н:2,2 Н=0,5

Гума µ=1,4 Н:3,3 Н=0,42

Тертя про цемент

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя при терті взуття про цемент: µ=

Пластик µ=0,46 Н: 2,6Н=0,18

Поліуретан µ=0,7 Н:2,4Н=0,3

Каучук µ=0,6Н:2,2 Н=0,27

Гума µ=0,83Н:3,3 Н=0,25

Тертя про килим

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро(гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя при терті взуття про килим: µ=

Пластик µ=1,6 Н: 2,6Н=0,62

Поліуретан µ=2,4 Н:2,4Н=1

Каучук µ=1,76Н:2,2 Н=0,8

Гума µ=2,6Н:3,3 Н=0,78

1. Всі опитані респонденти знають про вплив матеріалу підошви на тертя під час ходьби, але більшість із них не цікавиться при купівлі взуттів матеріалом підошви.

2. Значення коефіцієнта тертя матеріалу підошв популярних фірм - виробників відповідає допустимим значенням.

1. Всі опитані респонденти знають про вплив матеріалу підошви на тертя під час ходьби, але більшість із них не цікавиться при покупці взуття матеріалом підошви.

Найбільшим значенням з поліуретану, каучуку та гуми

Ідеального варіанту можна запропонувати взуття на каучуковій та поліуретановій підошві.

III . Висновок

IV . Список літератури:

1. Аксьонова М., Володін В. Енциклопедія "Фізика": "Аванта", 2005.

2. С.В.Громов, Н.А.Батьківщина «Фізика»: Москва «Освіта», 2000.

3. Н.М. Шахмаєв, С.М. Шахмаєв, Д.Ш. Шодієв "Фізика": Москва "Освіта", 1995.

4. А.В. Перишкін, Є.М. Гутник "Фізика": Москва "Дрофа", 2003.

5. О.Ф.Кабардін «Фізика. Довідник для старшокласників»; АСТ-ПРЕЄС, Москва, 2005.

Перегляд вмісту документа
«тези Сила тертя»

Назва роботи:Дослідження коефіцієнта тертя взуття про різну поверхню

Загальноосвітня установа:МБОУ «ЗОШ №4»

Місто:м.Троїцьк

Здрастуйте, шановні члени журі та учасники конференції. Дозвольте подати роботу на тему: «Дослідження коефіцієнта тертя про різну поверхню» Актуальність цієї теми:У зимовий час, коли на вулиці ожеледиця, відбувається дуже багато падінь та травм. Тому дуже важливо при покупці взуття враховувати особливості підошв та погодні умови, в які ви носитимете це взуття. У цьому полягає актуальність.

Проблемою дослідження було, щопри покупці взуття мало хто звертає увагу на матеріал, з якого виготовлена ​​підошва і не враховує коефіцієнт тертя взуття про різні поверхні.

Мета моєї роботи:Дослідження тертя підошв взуття, виготовлених із різних матеріалів про різні поверхні та визначення найбільш практичних матеріалів для їх виготовлення.

Завдання:

1. Вивчити теоретичні засади сухого тертя.

2. Провести анкетування серед учнів для виявлення найбільш популярних виробників взуття, рівня поінформованості про матеріал підошви та впливу матеріалу підошви на тертя під час ходьби.

3. Виміряти коефіцієнт тертя ковзання матеріалу взуттєвої підошви про різну поверхню.

4. Провести аналіз отриманих результатів вимірювань та виявити найбільш прийнятні варіанти експлуатації взуття.

Методи дослідження:Анкетування, фізичний експеримент, математичний розрахунок, аналіз результатів.

Об'єкт дослідження:Зимове взуття на гумовій, поліуретановій, каучуковій та пластиковій підошві, що продається в магазинах нашого міста.

Предмет дослідження:

Гіпотеза, яка була висунута:

Природа сили тертя – електромагнітна. Це означає, що причиною виникнення є сили взаємодії між частинками, з яких складається речовина. Другою причиною виникнення сили тертя є шорсткість поверхні. Через нерівності поверхні стосуються один одного тільки в окремих точках, що знаходяться на вершинах виступів. Тут молекули дотичних тіл підходять на відстані, порівняні з відстанями між молекулами, і зчіплюються. Утворюється міцний зв'язок, що розривається при натисканні на тіло. При русі тіла зв'язку виникають постійно і рвуться. Частини поверхонь, що виступають, зачіпають один за одного і перешкоджають руху тіла. Саме тому для руху по гладких (полірованих) поверхнях потрібно прикладати меншу силу, ніж для руху по шорстких.

Сила тертя, що діє вздовж поверхні зіткнення твердих тіл, спрямована проти ковзання тіла.

Тертя сприяє стійкості. Теслярі вирівнюють підлогу так, що столи та стільці залишаються там, куди їх поставили. Страви, склянки, поставлені на стіл, залишаються нерухомими без особливих турбот з нашого боку, якщо справа не відбувається на пароплаві під час качки.

Уявімо, що тертя може бути усунене зовсім. Тоді ніякі тіла, будь вони завбільшки з кам'яну брилу або малі, як піщинки, ніколи не втримаються одне на одному. Якби не було тертя, Земля представляла б кулю без нерівностей, подібно до рідкої краплі.

Що визначає величину сили сухого тертя?

Повсякденний досвід свідчить: чим сильніше притиснути поверхні тіл один до одного, тим важче викликати їх взаємне ковзання і підтримувати його.

В 1781 Шарль Кулон, вивчаючи тертя деталей і мотузок, які в той час були суттєвими частинами механізмів, експериментально становив, що сила тертя F ТР прямо пропорційно притискає силі N :

F тр = µN; N = F тяж

Коефіцієнт пропорційності µ - коефіцієнт тертя - визначається шорсткістю дотичних поверхонь; для більш гладких поверхонь він менший.

З метою виявлення найбільш популярних виробників взуття та рівня поінформованості про властивості матеріалу підошви та впливу матеріалу підошви на тертя під час ходьби було проведено анкетування серед викладачів та учнів нашої школи.

В анкетуванні взяли участь 54 учні та викладачі. При обробці даних анкетування з'ясувалося, що найбільш популярними виробниками взуття є Монро (14,8%), Каррі (13%), Взуття для всіх (11%), Юнічел (9,3%). Багато (40,7% анкетованих) не знають виробників взуття, тому що купують взуття на ринках, найчастіше, кустарного виробництва. Всі анкетовані (100%) знають про те, що матеріал підошви істотно впливає на тертя при ходьбі, але при покупці взуття мало хто цікавиться, з якого матеріалу виготовлена ​​підошва (78%). На питання про поінформованість про фізичні властивості матеріалу підошви 90,7% відповіли негативно.

Мета проведеного досвіду полягає у дослідженні залежності сили тертя підошви взуття про різну поверхню від сили тиску та матеріалів поверхонь, визначення коефіцієнтів тертя.

Для проведення цього досвіду використовував такі прилади та матеріали:

1.Взуття з гумовою підошвою, поліуретановою, пластиковою та каучуковою підошвою.

2.Килимова, цементна поверхні та ламінат.

3. Динамометр.

Слід враховувати, що якщо підошва називається каучукової, вона не складається на 100% з каучуку, вона містить безліч інших елементів у своєму складі, але вміст каучуку в ній переважає. Також і з гумовою, пластиковою та поліуретановою підошвами.

Досвід проводив у такому порядку:

Виміряв силу тяжіння, що діє на чобіт із гумовою підошвою. Для цього він підвісив його до динамометра.

Поклав цей чобіт з гумовою підошвою на килимову поверхню і простягнув його з рівномірною швидкістю по килиму близько метра, знявши показання динамометра в цьому положенні.

Повторив досвід, підрахував середнє значення сили тертя отримання більш точних результатів, обчислив коефіцієнт тертя.

Простягнув чобіт по цементній, дерев'яній поверхнях та ламінату та зняв показання динамометра.

Повторив досліди та підрахував середнє значення сили тертя для отримання більш точних результатів, обчислив коефіцієнт тертя.

Отримані дані заніс до таблиць.

Таким чином, провівши досвід, я зробив висновок, що найбільший коефіцієнт тертя у підошви, зробленої з поліуретану, потім каучуку та гуми, а найменший коефіцієнт у пластику. З цього випливає, що при покупці взуття слід враховувати особливості підошв та погодних умов, в яких ви носитимете взуття. У зимовий час краще купувати взуття з поліуретановою підошвою, оскільки воно має найбільший коефіцієнт тертя по різних поверхнях (видно з діаграми), це допоможе уникнути падінь та травм у зимовий час, коли на вулиці ожеледиця. Також поліуретан має хорошу стійкість до різних температур і міцності. Не бажано купувати взуття із пластиковою підошвою в зимовий час.

Дякую за увагу!

«Сила тертя 1»

Роботу виконав:

Учень МБОУ «ЗОШ №4»

Буторін Гліб, 7 клас

Керівник: учитель фізики

Коваленко Інна Сергіївна

Мета роботи:

3. Виміряти коефіцієнт тертя ковзання матеріалу взуттєвої підошви про різну поверхню.

1. Анкетування.

2. Фізичний експеримент.

3. Математичний розрахунок.

4. Аналіз результатів.

Тертя

Шарль Кулон

День народження : 14.06 . 1736 року

Дата смерті: 28.08 . 1806 року

F = µN,

де N = mg

µ- коефіцієнт пропорційності

або коефіцієнт тертя

Номер питання

Кількість

%, відсоток від загальної кількості

«Юнічел»- 5

«Монро» - 8

«Взуття для всіх» - 7

«Каррі» - 6

Російські виробники - 6

Виробник невідомий - 22

1. Взуття яких виробників ви носите?

2. Чи знаєте ви, що матеріал підошви істотно впливає на тертя під час ходьби?

3. При покупці взуття ви цікавитеся, з якого матеріалу виготовлена ​​підошва взуття?

4. Чи знаєте ви про фізичні властивості та характеристики різних матеріалів для виготовлення підошв?

За допомогою отриманих результатів підрахував коефіцієнти тертя різного взуття про різну поверхню.

F = µN,

де N = mg

µ- коефіцієнт пропорційності

або коефіцієнт тертя

Тертя про ламінат

Фірма взуття

матеріал підошви

Взуття для всіх

матеріал поверхні

(Середн. Значення)

поліуретан

F тр., Н (середн.значення)

коефіцієнт тертя μ

Підрахунок середнього значення сили тертя про ламінат

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Монро(гума)

Юнічел (пластик) μ

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума) μ

Тертя про цемент

Фірма взуття

матеріал підошви

матеріал поверхні

Взуття для всіх

(Середн. Значення)

поліуретан

F тр., Н (середн.значення)

коефіцієнт тертя μ

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх

(поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Тертя про килим

Фірма взуття

матеріал підошви

Взуття для всіх

матеріал поверхні

поліуретан

F тр., Н (середн.значення)

коефіцієнт тертя μ

2. Матеріал підошви істотно впливає значення коефіцієнта тертя. Найбільшим значеннямкоефіцієнта тертя ковзання має підошва, виготовлена з поліуретану , каучуку та гуми, а найменшим – із пластику.

3. Знаючи коефіцієнт тертя матеріалу підошви про різну поверхню, можна підібрати оптимальний варіант придбання взуття. В якості

Мета досягнута.

Дякую за увагу!

І не падайте!

Перегляд вмісту презентації
"Сила тертя"

НАУКОВО-ДОСЛІДНА РОБОТА З ФІЗИКИ «ДОСЛІДЖЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТРЕННЯ ВЗУТТЯ ПРО РІЗНУ ПОВЕРХНІ»

Роботу виконав:

Учень МБОУ «ЗОШ №4»

Буторін Гліб, 7 клас

Керівник: учитель фізики

Коваленко Інна Сергіївна

Актуальність

У зимовий час відбувається дуже багато падінь і травм, коли на вулиці ожеледиця.

Тому дуже важливо при покупці взуття враховувати особливості підошв та погодні умови, в яких ви носитимете це взуття.

Проблема

Гіпотеза

Мета роботи:

Дослідження тертя підошв взуття, виготовлених із різних матеріалів про різні поверхні та визначення найбільш практичних матеріалів для їх виготовлення.

Завдання:

1 . Вивчити теоретичні основи сухого тертя.

2. Провести анкетування серед учнів для виявлення найбільш популярних виробників взуття та рівня поінформованості про матеріал підошви та вплив матеріалу підошви на тертя при ходьбі.

3. Виміряти коефіцієнт тертя ковзання матеріалу взуттєвої підошви про різну поверхню.

4. Провести аналіз отриманих результатів вимірювань та виявити найбільш прийнятні варіанти експлуатації взуття.

Об'єкт дослідження

Предмет дослідження

Методи дослідження

1. Анкетування.

2. Фізичний експеримент.

3. Математичний розрахунок.

4. Аналіз результатів.

ПО СТОРІНКАМ ІСТОРІЇ

Шарль Кулонпровів цикл дослідів, у яких вивчив найважливіші особливості явища тертя.

Вчений з урахуванням своїх експериментів уточнив закони тертя, вперше сформульовані Амонтоном, встановив і розглянув наявність міжмолекулярної складової сили тертя (хоча головним чинником вважав зачеплення нерівностей). Також Кулоном було встановлено залежність сили тертя спокою від тривалості попереднього контакту тел.

За найкраще вирішення завдань про тертя в 1781 році вчений отримав премію в 2000 ліврів від Французької академії наук.

День народження : 14.06 . 1736 року

Дата смерті: 28.08 . 1806 року

Теоретична частина

Тертя- процес взаємодії твердих тіл при їхньому відносному русі (зміщенні) або при русі тіла в газоподібному або рідкому середовищі.

Виникнення сили тертя

Результати анкетування (54 опитаних)

Номер питання

Кількість

«Юнічел»- 5

%, відсоток від загальної кількості

«Монро» - 8

«Взуття для всіх» - 7

«Каррі» - 6

Російські виробники - 6

Виробник невідомий - 22

1. Взуття яких виробників ви носите?

2. Чи знаєте ви, що матеріал підошви істотно впливає на тертя під час ходьби?

3. При покупці взуття ви цікавитеся, з якого матеріалу виготовлена ​​підошва взуття?

4. Чи знаєте ви про фізичні властивості та характеристики різних матеріалів для виготовлення підошв?

Мої дослідження

Досвід полягав у наступному: прикріплене до динамометра взуття я тягнув рівномірно вздовж різних поверхонь, знімав показ динамометра в такому положенні.

Мої дослідження

А також вимірював силу важкості даного взуття. підвісивши її до динамометра.

За допомогою отриманих результатів підрахував коефіцієнти тертя різного взуття про різну поверхню.

ФОРМУЛА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ СИЛИ ТРІНИ Я

F = µN,

де N = mg

µ- коефіцієнт пропорційності

або коефіцієнт тертя

Тертя про ламінат

Фірма взуття

матеріал підошви

Взуття для всіх

матеріал поверхні

поліуретан

Fтр., Н (середн.значення)

(Середн. Значення)

коефіцієнт тертя μ

Підрахунок середнього значення сили тертя про ламінат

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Монро(гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя при терті взуття про ламінат

Юнічел (пластик) μ

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума) μ

Діаграма «Коефіцієнт тертя про ламінат»

Тертя про цемент

Фірма взуття

матеріал підошви

матеріал поверхні

Взуття для всіх

поліуретан

Fтр., Н (середн.значення)

(Середн. Значення)

коефіцієнт тертя μ

Підрахунок середнього значення сили тертя про цемент

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх

(поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя під час тертя взуття про цемент

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Діаграма «Коефіцієнт тертя про цемент»

Тертя про килим

Фірма взуття

матеріал підошви

Взуття для всіх

матеріал поверхні

поліуретан

Fтр., Н (середн.значення)

коефіцієнт тертя μ

Діаграма «Коефіцієнт тертя про килим»

Діаграма залежності коефіцієнта тертя ковзання матеріалу підошви від виду поверхні

1 . Всі опитані знають про вплив матеріалу підошви на тертя під час ходьби, але більшість із них не цікавляться при покупці взуття матеріалом підошви.

2. Матеріал підошви істотно впливає значення коефіцієнта тертя. Найбільшим значеннямкоефіцієнта тертя ковзання має підошва, виготовлена з поліуретану , каучуку та гуми, а найменшим – із пластику.

3. Знаючи коефіцієнт тертя матеріалу підошви про різну поверхню, можна підібрати оптимальний варіант придбання взуття. В якості ідеального варіанту можна запропонувати взуття на каучуковій та поліуретановій підошві.

Мета досягнута.

Дякую за увагу!

І не падайте!

Актуальність: Робота призначена для формування світогляду про реальну дійсність. Відповіді на багато важливих питань, пов'язаних із рухом тіл, дають закони тертя. Актуальність теми у тому, що вона пов'язує теорію з практикою, розкриває можливість пояснення природи, застосування та використання вивченого матеріалу. Ця робота дозволяє розвивати творче мислення, вміння набувати знання з різних джерел, аналізувати факти, проводить експерименти, робити узагальнення, висловлювати власні судження, замислюватися над загадками природи та шукати стежку до істини.

Простежити історичний досвід людства щодо використання та застосування цього явища; з'ясувати природу явища тертя, закономірності тертя; провести експерименти, що підтверджують закономірності та залежності сили тертя; зробити демонстраційні експерименти, що доводять залежність сили тертя від сили нормального тиску, від властивостей поверхонь, що стикаються.

Коси, коса, поки роса, роса геть – і ти додому. Чи не підмажеш, не поїдеш. Пішла справа, як по маслу. Без мила в душу влізе. Кататися, як сир у маслі. Від того воза заспівала, що давно дьогтю не їла. Прислів'я пояснюються існуванням тертя та використанням мастила для його зменшення.

Тиха вода підмиває берега. Між окремими шарами води, що тече в річці, діє тертя, яке називається внутрішнім. У зв'язку з цим швидкість течії води на різних ділянках поперечного перерізу русла річки неоднакова: найбільша - в середині русла, найменша - біля берегів. Сила тертя не тільки гальмує воду, а й діє на берег, вириваючи частинки ґрунту і тим самим підмиваючи його.

3. Історія вивчення тертя Леонардо да Вінчі Ейлер Леонард Амонт Кулон Шарль Огюстен де

Рік Ім'я вченого Залежність модуля сили тертя ковзання від площі стикаються тіл від матеріалу від навантаження від відносної швидкості руху поверхонь, що труться, від ступеня шорсткості поверхонь 1500 Леонардо так Вінчі Ні Так Ні Так 1699Амонтон Ні Так Ні 1748 Лео.

Висновок: Сила тертя ковзання залежить від навантаження, що більше навантаження, то більше вписувалося сила тертя. Результати експериментів: 1. Залежність сили тертя ковзання від навантаження. m (г) F тр (Н) 0,50,81,0

Коли зав'язуємо пояс Без тертя всі нитки вислизали б із тканини. Без тертя всі вузли розв'язалися б. Без тертя не можна було ступити і кроку, та й взагалі стояти. Тертя бере участь там, де ми про нього навіть і не підозрюємо Висновок Коли шиємо Коли ходимо

Ми з'ясували, що людина здавна використовує знання про явище тертя, отримані досвідченим шляхом. Нами була створена серія експериментів, які допомагають зрозуміти та пояснити деякі важкі спостереження. Сила тертя виникає між поверхнями, що стикаються. Сила тертя залежить від роду дотичних поверхонь. Сила тертя не залежить від площі поверхонь, що труться. Сила тертя зменшується при заміні тертя ковзання тертям кочення, при змащуванні поверхонь, що труться. Висновки за результатами роботи:

КАЧЕННЯ І КОВЗЕННЯ

Постав книгу похило і поклади на неї олівець. Сповзе чи не сповзе?
Це від того, як покласти. Якщо покласти вздовж ухилу, олівець навіть за великого нахилу сповзати не буде. А якщо впоперек?
Ого як покотився! Особливо якщо він круглий, а чи не шестигранний.

Ти можеш сказати: подумаєш, теж мені науковий досвід! Що ж у ньому цікавого?
А цікаво в цьому досвіді те, що коли олівець котиться, тертя виявляється набагато менше, ніж коли він повзе. Катити легше, ніж волочити. Або, як кажуть фізики, тертя кочення менше, ніж тертя ковзання.

Саме тому люди винайшли колеса. У давнину коліс не знали і навіть влітку вантажі возили на санях. На стіні одного стародавнього храму в Єгипті висічено картину: величезну кам'яну статую везуть землею на санях.

Ковзанки, а потім і колеса з'явилися вже кілька тисяч років тому, тертя ковзання було замінено на вигідніше тертя кочення.

Сучасна техніка зробила наступний важливий крок: з'явилися підшипники, які бувають ковзними, кульковими та роликовими.

Щоб товсту книгу пересунути по столу одним пальцем, треба докласти певного зусилля.

А якщо під книгу підкласти два круглі олівці, які будуть у цьому випадку роликовими підшипниками, книга легко пересунеться від слабкого поштовху мізинцем.

Так як тертя кочення значно менше тертя ковзання, в техніці підшипники, що ковзають, намагаються замінити кульковими або роликовими. Навіть у звичайному дорослому велосипеді кулькові підшипники є у втулках коліс, у рульовій колонці, на осі шатунів, на осях педалей.
Автомобілі, мотоцикли, трактори, залізничні вагони всі ці машини котяться на кулькових і роликових підшипниках.

ТРАННЯ СПОКУЮ

Покладіть на книгу шестигранний олівець паралельно до її корінця. Повільно піднімайте верхній край книги, доки олівець не почне ковзати вниз. Ледве зменшіть нахил книги і закріпіть її в такому положенні, підклавши під неї щось.

Тепер олівець, якщо його знову покласти на книгу, не з'їжджатиме. Його утримує дома сила тертя — сила тертя спокою. Але варто цю силу трохи послабити — а для цього достатньо клацнути пальцем по книзі,— і олівець поповзе вниз, доки не впаде на стіл. Той же досвід можна зробити, наприклад, з пеналом, сірниковою коробкою, гумкою і т.п.

Сила тертя руху (за інших однакових умов) зазвичай менше сили тертя спокою. В даному випадку вона виявилася не в змозі втримати олівець на похилій площині.
До речі, подумайте, чому цвях легше витягти з дошки, якщо обертати його навколо осі?

АКРОБАТ ІДЕ КОЛІСОЮ

Перш ніж закінчити розмову про тертя, зробимо ще одну кумедну іграшку.
Зі щільного паперу виріж фігурку акробата. Насади її на перо, вставлене на гострий округлий олівець. Вдень тепер олівець з акробатом навскіс у кільце ножиць. Тримаючи ножиці горизонтально, води їх обережно по колу.

Ах, як пішов колесом наш акробат!
Адже він бере участь у двох рухах відразу. По-перше, кінець ручки з одягненим на перо акробатом описує великі кола. А по-друге, ручка не ковзає по кільцю ножиць, а обкатується по ньому. І ручка разом із акробатом крутиться навколо своєї осі. Від з'єднання цих двох рухів і виходять такі чудові колеса. Живому акробату навряд чи вдасться їх повторити!

Ти спитаєш, де ж тут тертя?
Та в кільці ножиць. Якби його не було, ручка відразу провалилася вниз, вона б не втрималася навіть у похилому положенні. І ще: якби між кільцем і ручкою не було тертя, ручка не обкотювалася б по кільцю і акробат не перекидався б так красиво.

ГАЛЬМО В ЯЙЦІ

Досвід 1

Підвісьте сире яйце на тонкому шнурку. Щоб шнурок не зісковзував з вертикального яйця, використовуйте лейкопластир, наклеївши його маленькі шматочки на ті місця, де знаходиться шнурок.

Поруч підвісьте яйце, зварене круто. Закрутіть кожен шнурок із яйцем в один бік на однакову кількість обертів. Коли шнурки будуть закручені, одночасно відпустіть яйця. Ви побачите, що зварене яйце поводиться інакше, ніж сире: воно обертається значно швидше.

У сирому яйці його білок і жовток намагаються зберегти нерухомий стан (у цьому проявляється їхня інерція) і своїм тертям про шкаралупу гальмують її обертання.

У вареному ж яйці білок і жовток вже не рідкі речовини і представляють разом зі шкаралупою одне ціле, тому гальмування не відбувається і яйце обертається швидше.

Цей досвід можна виконати і без підвішування яєць: достатньо закрутити їх пальцями на великій тарілці.

Досвід 2

Ще цікавіше зробити такий досвід.
Візьміть дві однакові каструльки із двома вушками (можна й іграшкові). З'єднайте вушка мотузкою або тонким проводом, а до середини прив'яжіть ще одну мотузку, щоб каструля була в рівновазі. Підвісьте обидві каструлі на цих мотузках і налийте в одну з них води, а в іншу стільки ж за обсягом крупи. Тепер закрутіть мотузки на однакову кількість обертів та відпустіть. Результат буде аналогічний до досвіду з яйцями.

Коли каструльки розкрутилися, спробуйте швидко їх зупинити, а потім знову відпустити. Виявиться, що каструлька з водою продовжує обертатися. Ну як, чи зможете пояснити це явище?

Джерела: Ф. Рабіза "Досліди без приладів"; "Кумедна фізика" Л. Гальперштейн

Урок з фізики «Сила тертя»

Тема урока: Сила тертя.

Цілі уроку: актуалізувати та поглибити знання учнів про силу тертя, виявити основні особливості сили тертя, облік та застосування в техніці.

Обладнання: дерев'яний брусок, динамометр, набір вантажів, листи наждакового паперу, повсть, дерев'яні пластини, таблиці, дисковод, проектор, презентації уроку.

Хід уроку

I. Мотивація.

— Ми знаємо, що фізика є наукою про природу. Згадаймо Ф.І. Тютчева:

«Не те, що ви думаєте, природа:

Не зліпок, не безлике обличчя, -

У ній є душа, у ній є свобода.

У ній є кохання, у ній є мова».

Так, природа має свою мову, і ми повинні її розуміти.

Падіння яблука, вибух наднової зірки, стрибок коника чи радіоактивний розпад речовин відбуваються внаслідок взаємодій. Існує чотири види фундаментальних взаємодій.

Гравітаційна взаємодія

Електромагнітна взаємодія

Слабка взаємодія

Сильна взаємодія

Кількісним заходом взаємодії є – сила. Серед численних сил електромагнітної природи виділимо силу тертя. У земних умовах тертя супроводжує будь-який рух і спокій тіл.

ІІ. Новий матеріал

- Хлопці, тема нашого уроку "Сила тертя".

З явищем тертя ми вже давно знайомі. У поході можна почути: «Не натріть ноги», у школі – «Зітріть з дошки записи». Перші дослідження тертя були проведені великим італійським ученим Леонардо да Вінчі понад 400 років тому, але ці роботи не були опубліковані. Закони тертя були описані французьким вченим Гільйом Амонтоном в 1699 і Шарлем Кулон в 1785 р.

- Хлопці, дайте, будь ласка, визначення сили тертя.

— Сила тертя – сила, що взаємодіє при зіткненні поверхонь тіл, що перешкоджає їхньому відносному переміщенню, спрямована вздовж поверхні зіткнення.

З'ясуємо причини тертя.

— Зараз ми, використовуючи запропоноване обладнання, визначимо силу тертя. У вас на столах динамометри. Візьмемо брусок, прикріпимо його до динамометра, і тягтимемо брусок по горизонтальній поверхні так, щоб він рухався рівномірно. Ця сила по модулю дорівнює силі тертя, що діє брусок.

I ряд дерево - по дереву
II ряд дерево - по повсті
III ряд дерево - наждачний папір

— Чому вийшло різне значення?

Причиною тертя є шорсткості дотичних поверхонь: від мастила, ваги тіла, стану поверхонь, що труться.

Інша причина - міжмолекулярне тяжіння, що діє в місцях контакту тіл, що труться. (Проявляється в тих випадках, коли поверхні тіл, що стикаються, добре відполіровані).

При контакті твердих тіл можливі три види тертя.

Досвід №1. Брусок, динамометр (тертя спокою)

Динамометр прикріплюємо до бруску та тягнемо. Діюча сила між бруском та поверхнею – сила тертя спокою.

Досвід №2. Брусок, динамометр (тертя ковзання)

Брусок ковзає по поверхні - сила тертя, що виникає, - сила тертя ковзання.

Досвід №3. Візок, динамометр

Візок котиться по поверхні. Динамометр показує силу тертя кочення.

Тертя кочення менше тертя ковзання та спокою. Однак із найгеніальніших винаходів людства – колесо. Добре відомо, що незрівнянно легше везти вантаж на візку, ніж тягнути його.

— А зараз переглянемо презентацію до цієї частини уроку.

Очевидно, у реальному житті важливо враховувати тертя. Подивимося, як це робиться у задачі про рух автотранспорту дорогою.

Діти, ви бачите, що для повної зупинки автомобіля потрібен певний час. Тому дотримуйтесь правил пішоходів під час переходу через дорогу.

У природі та техніці тертя має велике значення. Воно може бути корисним та шкідливим. Коли воно корисне, його намагаються збільшити. Наприклад, поверхні шин у автомобіля роблять із ребристими виступами взимку, коли дорога буває слизька, її посипають піском.

Тертя відіграє велику роль у житті рослин та тварин.

Виступ учнів.

Про роль тертя у житті рослин та тварин.

У багатьох рослин тертя грає позитивну роль. Рослини завдяки тертю чіпляються за опори, що знаходяться поблизу, утримуються на них і тягнуться до світла. Тертя тут створюється за рахунок того, що стебла багаторазово обвивають опори і тому дуже щільно прилягають до них.

А ось рослини, що мають коренеплоди, такі, як морква, буряк, бруква. Сила тертя об ґрунт сприяє утриманню коренеплоду у ґрунті. Зі зростанням коренеплоду тиск навколишньої землі на нього збільшується, а це означає, що сила тертя також зростає. Саме тому так важко витягнути із землі великі буряки, редьку, ріпу.

Таким рослинам, як реп'ях, тертя допомагає поширювати насіння, що має колючки з невеликими гачками на кінцях.

Ці колючки зачіплюються за шерсть тварин і разом із ними переміщаються. Насіння ж гороху, горіхи завдяки своїй кулястій формі і малому тертю кочення переміщаються легко самі.

Шляхом тривалої еволюції організми багатьох живих істот пристосувалися до тертя, навчилися його зменшувати чи збільшувати. Так, тіло риб має обтічну форму і вкрите слизом, що дозволяє розвивати при плаванні велику швидкість. Кістки тварин і людини в місцях рухомого зчленування мають дуже гладку поверхню, а внутрішня оболонка порожнини суглоба виділяє спеціальну синовіальну рідину, яка служить як би суглобовим «мастилом». При ковтанні їжі та її русі стравоходом тертя зменшується за рахунок попереднього дроблення та пережовування їжі, а також змочування її слиною.

Дія органів хапання (до них можна віднести клішні раку, передні кінцівки та хвіст деяких порід мавп та ін) теж тісно пов'язане з тертям. Адже предмет чи жива істота буде тим міцніше схоплено, чим більше тертя між ним та органом хапання. Величина ж сили тертя знаходиться в прямій залежності від сили, що притискає. Тому органи хапання влаштовані так, що можуть охоплювати видобуток з двох сторін і затискати її, або обвивати кілька разів і за рахунок цього стягувати з великою силою.

У всіх цих прикладах тертя корисне. Але воно може бути шкідливим, тоді його необхідно зменшити. У цьому випадку застосовують мастило або підшипники.

Здавалося б, що може бути спільного між підшипником та пам'ятником Петру Великому в Санкт-Петербурзі. Послухаймо історичну довідку.

Виступ учнів.

Можливо, не всім відомо деякі технічні подробиці створення пам'ятника великому організатору держави Російського.

Для п'єдесталу пам'ятника підготували монолітну гранітну брилу вагою 80 тис. пудів, тобто. понад тисячу тонн! І доставили її з села Лахті, що на березі Фінської затоки, до Петербурга. Як же у XVIII столітті, не маючи ні потужних тягачів, ні підйомних кранів, люди могли зробити таке диво?

Виявлена ​​ця брила була місцевим селянином Вишняковим. Глибу називали Грім-каменем, тому що в нього одного разу вдарила блискавка, відбивши великий уламок. Близько 9 км промандрував Грім-камінь по суші, а потім Невою на плотах був доставлений до Петербурга. Небувалий успіх російської техніки того часу був навіть відзначений особливою медаллю, на якій було викарбувано напис: «Зухвалість подібна, 1770 рік». І справді, це був акт сміливий! Вся Європа тільки й говорила про цю небачену операцію, яку не повторювалося з часів перевезення до стародавнього Риму єгипетських пам'яток. Як це було зроблено? Сміливий, дотепний проект пересування Грім-каменю дав коваль із казенних мужиків, який, на жаль, залишився невідомим. Він запропонував перекотити камінь на спеціально відлитих бронзових кулях, ув'язнених у санки. Санки являли собою великі колоди з видовбаними вздовж них жолобами, оббитими всередині міддю. Гранітну брилу помістили на поміст з кількох рядів щільно покладених колод, під якими знаходилися жолоби з кулями. Зігнані з найближчих сіл селяни з допомогою канатів і воріт рухали камінь до берега. Декілька мужиків мали весь час змащувати кулі яловичим салом і переставляти їх уперед після того, як брила пройде через них; 120 днів мандрував так сушею Грім-камінь. Доставлений до Петербурга та оброблений майстрами-кам'янотесами, він став чудовим п'єдесталом пам'ятника Петру.

Так, винахід російських селян став прообразом сучасного підшипника. Їх встановлюють в автомобілях, токарних верстатах, електричних двигунах та велосипедах.

— Ось і добіг кінця наш урок. Сьогодні ми з вами докладно поговорили про одну із сил е/м природи.