Sila trenja. Vrste sil suhega trenja
Sile trenja se pojavijo, ko se dotikajoča se telesa ali njihovi deli premikajo relativno drug glede na drugega. Trenje, ki nastane med relativnim gibanjem dveh teles v stiku, se imenuje zunanje; imenujemo trenje med deli istega trdnega telesa (na primer tekočine ali plina). notranje trenje .
Silo trenja, ki nastane pri premikanju trdnega telesa glede na tekoči ali plinasti medij, je treba opredeliti kot silo notranje trenje, saj v tem primeru plasti medija, ki so v neposrednem stiku s telesom, le-to vleče v gibanje z enako hitrostjo kot telo, na gibanje telesa pa vpliva trenje med temi plastmi medija zunaj njim.
Definicija 1
Trenje med površinama dveh trdnih teles, če med njima ni plasti, na primer maziva, imenujemo suho . Trenje med trdnim in tekočim ali plinastim medijem ter med plastmi takega medija se imenuje viskozen (ali tekočina). V zvezi s suhim trenjem obstajajo: drsno trenje, kotalno trenje in statično trenje.
Sila drsnega trenja
Drsno trenje nastane, ko se eno telo premika po površini drugega. Večja kot je teža telesa in večji kot je koeficient trenja med temi površinami (koeficient je odvisen od materiala, iz katerega so površine izdelane), večja je sila drsnega trenja.
Sila drsnega trenja ni odvisna od površine kontaktnih površin. Ko se premika, bo blok, ki leži na svoji največji ploskvi, imel enako silo drsnega trenja, kot če bi bil postavljen na svojo najmanjšo ploskev.
Vzroki sile drsnega trenja:
Najmanjše nepravilnosti na površini dveh teles so sredstva, s katerimi se telesi pri gibanju oprijemata. Če sile drsnega trenja ne bi bilo, bi se telo, ki se premakne s kratkotrajnim delovanjem sile nanj, gibalo enakomerno naprej. Ker pa sila drsnega trenja obstaja in je usmerjena proti gibanju telesa, se telo postopoma ustavi.
Medmolekulske interakcije na stičnih površinah dveh teles. Ta interakcija se lahko pojavi le na zelo gladkih, dobro poliranih površinah. Molekule različnih teles so zelo blizu druga drugi in se privlačijo. Zaradi tega je gibanje telesa upočasnjeno.
Vektor sile drsnega trenja $\overline(F)_(mp) $je vedno usmerjen nasproti vektorju hitrosti telesa glede na telo v stiku z njim. Zato delovanje sile drsnega trenja vedno vodi do zmanjšanja modula relativne hitrosti teles.
Kotalna sila trenja
Sila kotalnega trenja se pojavi, ko se drugo, navadno okroglo telo kotali po površini enega telesa. Na primer kolesa vozil, ki se kotalijo po cesti, sod, obrnjen na bok na hribu, žoga na tleh. Sila kotalnega trenja je veliko manjša od sile drsnega trenja. Ne pozabite, veliko torbo je lažje prenašati na kolesih, kot jo vleči po tleh. Razlog je v drugačnem načinu stika med premikajočim se telesom in površino. Pri kotaljenju se zdi, da kolo pritiska, zdrobi površino pod sabo in se odrine od nje. Kotalnemu kolesu ni treba ujeti številnih majhnih površinskih nepravilnosti, kot pri drsenju teles.
Opomba 1
Trša kot je površina, manjša je kotalna sila trenja. Težje je na primer voziti kolo po pesku kot po asfaltu, saj moraš na pesku premagati večjo silo kotalnega trenja. To je posledica dejstva, da se je lažje odriniti s trdih površin, niso preveč pritisnjene. Lahko rečemo, da se sila, ki deluje s kolesom na trdno površino, ne porabi za deformacijo, ampak se skoraj vsa vrne v obliki normalne nosilne reakcijske sile.
Sila statičnega trenja
Sila, ki nastane na meji stika teles, če teles ni relativnega gibanja, se imenuje sila statičnega trenja.
Sila statičnega trenja $\overline(F)_(mp) $je enake velikosti zunanja sila$\overline(F)$, usmerjen tangencialno na površino stika teles in nasproti nje v smeri:
Sila statičnega trenja nas obdaja povsod. Vse predmete, ki ležijo na drugih telesih, drži sila statičnega trenja. Sila statičnega trenja zadostuje za držanje predmetov na nagnjenih površinah. Na primer, oseba lahko stoji na pobočju z blokom, ki nepremično leži na rahlo nagnjenem ravnilu. Poleg tega so zaradi sile statičnega trenja možne oblike gibanja, kot sta hoja in jahanje. V teh primerih se zaradi sile statičnega trenja pojavi "oprijem" na površino, posledično se lahko odrinemo s površine.
Razlogi za silo statičnega trenja so enaki kot za silo drsnega trenja.
Sila statičnega trenja se pojavi, ko poskušamo premakniti stoječe telo. Dokler je sila, ki poskuša premakniti telo, manjša od sile statičnega trenja, bo telo ostalo na svojem mestu. Takoj ko ta sila preseže določeno največjo silo statičnega trenja za ti dve telesi, se bo eno telo začelo premikati glede na drugo in nanj bo že delovala sila drsnega ali kotalnega trenja.
Opomba 2
V večini primerov je največja sila statičnega trenja nekoliko večja od sile drsnega trenja. Torej, da začnete premikati omaro, morate najprej vložiti malo več truda, kot če bi ga uporabili, ko se omara že premika. Pogosto zanemarimo razliko med silama statičnega in drsnega trenja, saj ju štejemo za enako.
V najpreprostejšem modelu suhega trenja so izpolnjeni naslednji zakoni. So posplošitev eksperimentalnih dejstev in so približne narave:
največja vrednost sile statičnega trenja je enaka sili drsnega trenja;
absolutna vrednost sile drsnega trenja je premo sorazmerna z reakcijsko silo nosilca: $\overline(F)_(mp) =\mu N$, sorazmernostni koeficient $\mu $ pa imenujemo koeficient trenja;
koeficient trenja ni odvisen od hitrosti gibanja telesa na grobi površini;
koeficient trenja ni odvisen od površine kontaktnih površin.
Primer 1
Učenci so na šolsko tablo namestili magnet z maso $30$ g. Magnet pritisnemo na tablo s silo $6 H$. Kakšno silo je treba uporabiti, da zdrsne magnet navzdol in ga premakne navpično navzgor, če je koeficient trenja $0,3$?
Podano: $m=30$g, $N=6 H$, $\mu =0,3$.
Najdi: $F_(1) $, $F_(2) $-?
rešitev:
Slika 1.
Da bi premaknili magnet navzdol, mora biti vsota gravitacijske sile $mg$ in dodatne uporabljene sile $F_(1) $ enaka sili trenja $F_(B@) $ (ali večja):
$mg+F=F_(mp) $ (1).
Iz formule (1) in iz splošne formule za silo trenja
najdemo potrebno silo, potrebno za drsenje magneta navzdol:
$F_(mp) =\mu N$($N$ je sila, s katero je magnet pritisnjen na tablo):
$F_(1) =\mu N-mg=1,5 H$.
Za silo navzgor bo enačba (1) imela obliko:
$F_(2) =\mu N+mg=2,1 H$
odgovor:$F_(1) =1,5 H$, $F_(2) =2,1 H$.
Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec
Študenti, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki bazo znanja uporabljajo pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.
HTML različice dela še ni.
Arhiv dela si lahko prenesete s klikom na spodnjo povezavo.
Podobni dokumenti
Sile, ki nastanejo med telesi v stiku med njihovim relativnim gibanjem. Določitev velikosti in smeri sile drsnega trenja, Amonton-Coulombov zakon. Vrste trenja v mehanizmih in strojih. Oprijem na površino za zagotovitev gibanja.
predstavitev, dodana 16.12.2014
Značilnosti približnih metod za določanje koeficienta drsnega trenja, značilnosti njegovega izračuna za različne materiale. Pomen in izračun sile trenja po Coulombovem zakonu. Zasnova in princip delovanja naprave za določanje koeficienta trenja.
laboratorijske vaje, dodano 01.12.2010
Zgodovina nastanka sile trenja - proces interakcije teles med njihovim relativnim gibanjem (premikom) ali med gibanjem telesa v plinastem ali tekočem mediju. Pojav drsnih in statičnih sil trenja na stičišču kontaktnih teles, načini za njihovo zmanjšanje.
povzetek, dodan 30.7.2015
Vzrok trenja in njegovi primeri: premikanje osi kolesa, krogla, ki se kotali po vodoravnih tleh. Formule za izračun sile trenja v fiziki. Vloga trenja v življenju na Zemlji: hoja, vrtenje pogonskih koles vozila.
predstavitev, dodana 16.01.2011
Gravitacijske, elektromagnetne in jedrske sile. Interakcija osnovnih delcev. Pojem gravitacije in gravitacije. Določanje elastične sile in glavnih vrst deformacij. Značilnosti sil trenja in sil mirovanja. Manifestacije trenja v naravi in tehniki.
predstavitev, dodana 24.01.2012
Sila trenja je sila, ki nastane ob stiku teles, usmerjena vzdolž meje stika in preprečuje relativno gibanje teles. Vzroki za trenje. Sila statičnega, drsnega in kotalnega trenja. Uporaba mazanja in ležajev.
predstavitev, dodana 12.11.2013
Trenje kot proces interakcije med trdnimi telesi med relativnim gibanjem ali med gibanjem trdnega telesa v plinastem ali tekočem mediju. Vrste trenja, izračun statičnega, drsnega in kotalnega trenja. Izračun koeficientov trenja za različne pare površin.
praktično delo, dodano 10.5.2010
Med površinami trdnih snovi v stiku.
Trenje v mirovanju. Poskusite s prstom premakniti debelo knjigo, ki leži na mizi. Knjiga bo ostala na mestu, dokler sila, ki deluje nanjo, ne doseže določene vrednosti. To dejstvo je povsem znano, a če dobro pomislimo, precej čudno in nerazumljivo.
Konec koncev, kaj to pomeni? Na knjigo uporabite silo, usmerjeno, recimo, vzdolž površine mize, in knjiga ostane v mirovanju. Posledično se med knjigo in površino mize pojavi sila, ki je usmerjena nasproti sili, s katero delujete na knjigo, in ji je po velikosti popolnoma enaka. Knjigo potisnete z večjo silo, a še vedno ostane na mestu. To pomeni, da se poveča tudi sila trenja.
Sila trenja, ki deluje med dvema telesoma, ki drug glede na drugega mirujeta, se imenuje sila statičnega trenja.
Če na telo deluje sila, ki je vzporedna s površino, na kateri leži, in telo ostane negibno, to pomeni, da nanj deluje sila statičnega trenja. F tr, enake velikosti in usmerjene v nasprotno smer od sile ( Slika 4.14). Posledično je sila statičnega trenja določena s silo, ki deluje nanjo
Z drugimi besedami, ko je pospešek telesa enak nič, je sila trenja po velikosti enaka in nasprotno usmerjena sili, ki skupaj s trenjem deluje na telo vzporedno s površino njegovega stika z drugim telesom. Če nobena druga sila ne deluje vzporedno s to površino, bo statično trenje enako nič.
Imenuje se največja vrednost sile trenja, pri kateri še ne pride do drsenja največja sila statičnega trenja. Če sila, ki deluje na telo v mirovanju, vsaj malo presega največjo silo statičnega trenja, bo telo začelo drseti.
Za določitev največje statične sile trenja obstaja zelo preprost, a ne zelo natančen kvantitativni zakon. Naložimo blok z utežmi ( Slika 4.15) enako težo kot sam blok. V tem primeru se bo sila, s katero blok deluje na mizo pravokotno na površino mize, povečala za 2-krat. Toda sila je po Newtonovem tretjem zakonu enaka po velikosti in nasprotni smeri sili normalne reakcije podpore, ki deluje na blok s strani mize. Posledično se bo moč povečala za 2-krat. Če zdaj ponovno izmerimo največjo silo statičnega trenja, bomo videli, da se je povečala tolikokrat, kolikor se je povečala sila, to je 2-krat.
Z obremenitvijo bloka z različnimi utežmi in vsakokratnim merjenjem največje sile statičnega trenja se bomo prepričali, da največja vrednost modula sile statičnega trenja je sorazmerna z modulom normalne sile reakcije nosilca
. Ta zakon je prvi poskusno ugotovil francoski fizik Coulomb.
Če modul največje sile statičnega trenja označimo z F tr.maks, potem lahko zapišemo:
Kje µ
- sorazmernostni koeficient, imenovan koeficient statičnega trenja. Koeficient trenja označuje obe drgni površini in je odvisen ne le od materiala teh površin, temveč tudi od kakovosti njihove obdelave. Koeficient trenja se določi eksperimentalno.
Največja sila statičnega trenja ni odvisna od območja stika med telesi.Če postavite blok na manjšo stran, potem F tr.maks Ne bo spremenilo.
Sila statičnega trenja se spreminja od nič do največje vrednosti, ki je enaka. Kaj lahko povzroči spremembo sile trenja?
Bistvo tukaj je naslednje. Ko na telo deluje določena sila, se le-to nekoliko premakne (za oko neopazno) in ta premik se nadaljuje, dokler se mikroskopske hrapavosti površin ne postavijo relativno ena proti drugi tako, da se medsebojno zaskočijo. povzročijo pojav sile, ki uravnoteži silo. Z večanjem sile se bo telo spet rahlo premaknilo, tako da se bodo najmanjše površinske nepravilnosti drugače oprijele druga druge, sila trenja pa se bo povečala. In šele ko F tr.maks Ne glede na relativni položaj hrapavosti površine, sila trenja ne bo mogla uravnotežiti sile in začelo se bo drsenje.
Pri hoji in teku so podplati izpostavljeni statičnemu trenju, razen če stopala drsijo. Enaka sila deluje na pogonska kolesa avtomobila. Tudi na gnana kolesa deluje sila statičnega trenja, vendar tokrat zavira gibanje, ta sila pa je bistveno manjša od sile, ki deluje na pogonska kolesa (sicer se avto ne bi mogel premakniti).
V starih časih, ko zmožnost sile statičnega trenja, da prevzame različne vrednosti, ni bila zelo dobro razumljena, so dvomili, da bi parna lokomotiva lahko vozila po gladkih tirnicah. Mislili so, da bo torno zaviranje gnanih koles enako sili trenja, ki deluje na pogonska kolesa. Predlagano je bilo celo, da bi pogonska kolesa naredili zobnike in zanje položili posebne zobate tirnice.
Drsno trenje. Pri drsenju ni sila trenja odvisna samo od stanja drgnih površin, temveč tudi od relativne hitrosti teles, ta odvisnost od hitrosti pa je precej kompleksna. Izkušnje kažejo, da pogosto (čeprav ne vedno) na samem začetku drsenja, ko je relativna hitrost še majhna, postane sila trenja nekoliko manjša od največje sile statičnega trenja. Šele nato, ko se hitrost poveča, raste in začne presegati F tr.maks.
Verjetno ste opazili, da je težek predmet, kot je škatla, težko premakniti, potem pa postane premikanje lažje. To je natančno razloženo z zmanjšanjem sile trenja, ko se drsenje pojavi pri nizki hitrosti.
Odvisnost modula sile drsnega trenja od modula relativne hitrosti teles prikazuje slika 4.16.
Pri ne prevelikih relativnih hitrostih gibanja se sila drsnega trenja malo razlikuje od največje statične sile trenja. Zato se lahko približno šteje za konstantno in enako največji sili statičnega trenja:
Pomembna značilnost sile drsnega trenja je, da je vedno usmerjena nasproti relativni hitrosti teles, ki se dotikajo.
Silo drsnega trenja lahko večkrat zmanjšamo z uporabo maziva - najpogosteje tanke plasti tekočine (običajno neke vrste mineralnega olja) - med drgne površine. Trenje med plastmi tekočine, ki mejijo na trdne površine, je veliko manjše kot med suhimi površinami. Noben sodoben stroj, kot je avtomobilski ali traktorski motor, ne more delovati brez mazanja. Pri zasnovi vseh strojev je predviden poseben sistem mazanja.
Sila trenja je odvisna od relativne hitrosti teles. To je njegova glavna razlika od gravitacijskih in elastičnih sil, ki so odvisne samo od razdalj.
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fizika 10. razred
Vsebina lekcije zapiski lekcije podporni okvir predstavitev lekcije metode pospeševanja interaktivne tehnologije Vadite naloge in vaje samotestiranje delavnice, treningi, primeri, questi domače naloge diskusija vprašanja retorična vprašanja študentov Ilustracije avdio, video posnetki in multimedija fotografije, slike, grafike, tabele, diagrami, humor, anekdote, šale, stripi, prispodobe, izreki, križanke, citati Dodatki izvlečkičlanki triki za radovedneže jaslice učbeniki osnovni in dodatni slovar pojmov drugo Izboljšanje učbenikov in poukapopravljanje napak v učbeniku posodobitev odlomka v učbeniku, elementi inovativnosti pri pouku, nadomeščanje zastarelega znanja z novim Samo za učitelje popolne lekcije koledarski načrt za leto, metodološka priporočila, programi razprav Integrirane lekcijeČe imate popravke ali predloge za to lekcijo,
Lekcija na temo: "Sile trenja med kontaktnimi površinami trdnih teles"
Cilji lekcije:
Izobraževalni:
Posodobiti in poglobiti znanje študentov o sili trenja: preučiti vrste sil suhega trenja, naravo pojava sil trenja; ugotovite z uporabo eksperimentalnih dejstev:
Od česa je odvisna velikost sile statičnega trenja ali ne?
Primerjajte modul statične, drsne in kotalne sile trenja.
Vzpostavite matematično razmerje med silo trenja in reakcijsko silo podpore;
Razmislite o fizikalnem pomenu koeficienta trenja, rešite kvalitativne in računske probleme na temo.
Razvojni cilj:
razvoj govora, razvoj mišljenja: sposobnost primerjave, analize, uporabe referenčnih materialov, risanja analogij, sklepanja; razvoj sposobnosti opazovanja.
Izobraževalni cilj:
vzgajanje discipline, trdega dela, natančnosti (vodenje zapiskov v zvezke), spoštovanje standardov vedenja, toleranten odnos do napak tovarišev, nadaljnji razvoj individualnega in skupinskega dela pri pouku.
Vrsta lekcije: lekcija učenja in primarnega utrjevanja znanja.
Prenesi:
Podnapisi diapozitivov:
Največjo vrednost sile trenja, pri kateri še ni prišlo do drsenja, imenujemo največja statična sila trenja:
F
tr.maks
µ - koeficient trenja
Karakterizira obe drgni površini;
- odvisno od materialov in kakovosti obdelave drgnih površin.
Drsno trenje
Sila drsnega trenja je sila trenja, ki nastane, ko eno telo drsi po površini drugega.
Če so površine teles v stiku trdne
, to:
F
tr.kakovost
F
tr
.
Če so površine ohlapne,
T
O:
F
tr.kakovost
F
tr
.
Tema lekcije: "
Torne sile med kontaktnimi površinami trdnih teles."
Cilji lekcije:
2. Znati določiti smer sil suhega trenja
3. Znati izmeriti sile trenja.
Statično trenje
Sila trenja, ki deluje med dvema relativno nepremičnima telesoma, se imenuje sila statičnega trenja:
F
tr.p
.
Sila statičnega trenja je po velikosti enaka in usmerjena nasproti sili, ki deluje na telo vzporedno s površino njegovega stika z drugim telesom:
F
tr.p
.
Sh. O. Obesek
(1736-1806) - francoski znanstvenik, znan po svojem delu o elektriki in magnetizmu ter študiju tornih sil.
Cilji lekcije:
1. Spoznajte definicijo konceptov statičnega trenja,
drsno trenje, kotalno trenje.
3. Znati izmeriti sile trenja.
4. Pridobite formule za izračun tornih sil.
5. Reši kvalitativne in računske naloge z uporabo znanja o silah trenja.
Primer
:
µ
0,001 za kolo železniškega vagona na tirnicah
;
µ
=0,4 (koeficient drsnega trenja jeklo-jeklo
)
Sklepi iz izkušenj:
2. Največja statična sila trenja ni odvisna od območja stika med telesi.
Sila drsnega trenja:
- ni odvisen od območja stika teles;
- usmerjeno nasproti relativni hitrosti teles v stiku
- odvisna od relativne hitrosti teles
Domača naloga:
Osnove:
§37, št. 244, št. 245, št. 247.(
Rimkevič
)
Dodatno:
№ 262, №268 (
Rimkevič
Sile suhega trenja
Statično trenje
Drsno trenje
Kotalno trenje
Sklepi iz izkušenj
:
1. Največja vrednost modula sile statičnega trenja je sorazmerna z modulom sile reakcije podpore.
F
tr.
maks
kakovosti
–
koeficient kotalnega trenja
odvisno:
-
na material, iz katerega so izdelane kontaktne površine;
- na hitrost valjanja.
Cilji lekcije:
1. Spoznajte definicijo konceptov statičnega trenja,
T
drsno trenje, kotalno trenje.
2. Znati določiti smer sil suhega trenja.
3. Znati izmeriti sile trenja.
4. Pridobite formule za izračun tornih sil.
5. Reši kvalitativne in računske naloge z uporabo znanja o silah trenja.
Torni koeficient za nekatere pare materialov.
Leta 1781 Obesek S.O.:
F
tr.kakovost
sorazmeren z reakcijsko silo tal;
- usmerjeno nasproti relativni hitrosti teles v stiku.
Načini za zmanjšanje trenja:
- zmanjšati hrapavost površine;
- uporabljajte lubrikant;
- zmanjšajte silo pritiska na oporo.
Sila statičnega trenja lahko povzroči pospešek gibanja telesa
pri
majhna
relativne hitrosti
d
vizije,
sila drsnega trenja
se lahko šteje za konstantno in
enak največji sili
statično trenje.
F
tr.
=
F
tr.
maks
Namen lekcije
:
Preučite sile suhega trenja:
statično trenje,
drsno trenje,
kotalno trenje.
Sila statičnega trenja narašča od nič do največje vrednosti
Fizični pomen koeficienta trenja:
µ
=F
tr.
maks
/N
Koeficient trenja kaže, kolikšen del sile normalnega tlaka predstavlja sila trenja.
Kotalno trenje
Kotalno trenje je sila trenja, ki nastane, ko se eno telo kotali po površini drugega.
F
tr.kakovost
.
Načini za povečanje sile trenja:
-
povečati hrapavost površine;
- povečati silo pritiska na oporo;