О ТРЕНИИ И ЕГО ЗНАЧЕНИИ В НАШЕЙ ЖИЗНИ

Цель работы:

познакомиться с видами трения, рассмотреть примеры проявления и учета трения в повседневной жизни

Задачи:

1. Познакомиться с литературой.

2. Спланировать и поставить эксперимент.

3. Применить полученные выводы на практике.

На нашей планете всякое перемещение происходит или в воздухе или в воде, и на движущееся тело всегда действует сила, противоположная направлению его движения. Всем известны такие явления как лобовое сопротивление , сопротивление внутри жидкости: первое зависит от формы тела, а второе от свойств самой жидкости. Однако нашей задачей является на сегодняшний момент рассмотрение вопросов ,связанных с так называемым сухим трением.

При скольжении одного твердого тела по поверхности другого возникает сопротивление движению- это сухое трение, оно направлено против скольжения тела. Однако трение не всегда препятствует движению - часто оно ему способствует.

При прокручивании колес автомобиля сила трения шин о поверхность земли, препятствует их проскальзыванию; она действует со стороны дороги и направлена вперед. Она обеспечивает движение автомобиля, поэтому ее стараются не уменьшать, а наоборот увеличивать: покрытие дороги делают шероховатым, шины имеют рельефные рисунки (протекторы). Всем известно, как трудно идти по скользкой дороге или как буксует автомобиль, стоящий на льду или в грязи: колеса проскальзывают на месте, хотя мотор их исправно вращает.

Что определяет величину сухого трения? Повседневный опыт свидетельствует: чем сильнее прижать поверхности тел друг к другу, тем труднее вызвать их взаимное скольжение и поддерживать его (например лист бумаги, вложенный между страницами толстой книги проще вытащить из верхней части фолианта, чем из верхней).

Прижимающая сила, действующая со стороны тела на поверхность, перпендикулярно ей, называется силой нормального давления

В 1781 году Шарль Кулон, изучая трение деталей и веревок, которые в то время были очень важными деталями механизмов, экспериментально установил, что сила трения напрямую зависит от этой прижимающей силы, а также от шероховатости соприкасающихся поверхностей; для более гладких поверхностей он меньше. Например, после удара хоккейной клюшкой шайба быстрее останавливается на деревянном полу, чем на льду. Трение возникает из взаимодействия между соприкасающимися частями тел. Даже на отполированной твердой поверхности имеются беспорядочно расположенные микроскопические выступы и впадины. При скольжении твердых тел эти микронеровности разрушаются, трущиесяся поверхности становятся более гладкими- они шлифуются и полируются.

Сухое трение приводит к нагреву поверхностей, к размягчению тонкого поверхностного слоя, который становится смазкой, уменьшающей силу трения. Именно потому так легко скользят коньки по льду и лыжи по снегу. Для уменьшения сухого трения используются специальные смазки.

Мы неоднократно замечали, что тело труднее сдвинуть, чем двигать, что говорит о наличии трения покоя. Если поставить деревянный кубик на книгу и начать поднимать ее за один край, то она не сразу придет в движение, так как сила трения покоя окажется больше других действующих на нее сил. Однако при дальнейшем подъеме соотношение сил изменяется, тело начинает двигаться. При движении действует трение скольжения, Удивительным фактом является то, что сила трения скольжения не зависит от площади поверхности, Мы измерили эту силу при различных площадях и экспериментально проверили этот факт.

Тела могут не только двигаться поступательно, но и вращаться при этом трение становится значительно меньше. Это было замечено еще в древности и привело к изобретению колеса. Отметим важную особенность трения качения. Если два одинаковых стальных шарика скатываются с наклонной плоскости, но один из них движется по твердой поверхности, а другой по мягкой и упругой, то первый скатится гораздо быстрее. Значит, мягкая поверхность оказывает большее сопротивление, чем жесткая. Плоскость, по которой движется тело, прогибается под нагрузкой, поэтому тело при своем движении постоянно выбирается наверх из образующейся под ним ямки. Само тело тоже сплющивается под действием опоры, и это тоже замедляет его движение. Сила сопротивления при качении гораздо меньше, чем при скольжении, только в том случае, если само круглое тело и поверхность, по которой оно катится, являются достаточно твердыми. По плохим мягким дорогам колесный транспорт быстро двигаться не может. Для передвижения по бездорожью были изобретены гусеничные машины, танки и тракторы. Они «несут с собой» твердое покрытие, расстилая его перед колесами. Таким образом, кроме смазки , трение можно уменьшить , заменив его на трение качения. Для этого используются подшипники. Шарикоподшипник состоит из двух колец, пространство между которыми заполнено одинаковыми шариками или цилиндриками (роликами). Внутреннее кольцо туго насаживается на ось, а внешнее закрепляется в теле и вращается вместе с ним. Подшипники изготавливают из твердых материалов. При очень больших нагрузках для уменьшения давления используют ролики. Площадь касания увеличивается - давление уменьшается.

В ходе работы были проведены эксперименты по проверке теоретического материала, которые полностью его подтвердили , кроме того в качестве экспериментальной площадки был использован тротуар школы, на котором исследовались заменители песка и соли для увеличения силы трения при гололеде. Наиболее оптимальным заменителем на наш взгляд оказались опилки.

Таким образом, знания полученные нами в процессе работы помогут нам быть более внимательными к окружающему миру и учат нас правильному использованию явлений природы, в том числе и силы трения. 

Автор:  Адамов Олег, Белотелов Максим, 5А класс
Научный руководитель: Игонина Ирина Николаевна