Сили тертя між поверхнями твердих тіл, що стикаються. Сила тертя. Види тертя Сили тертя між поверхнями, що стикаються.

Сила тертя. Види сил сухого тертя

Сили тертя з'являються при переміщенні тіл, що стикаються, або їх частин один щодо одного. Тертя, що виникає при відносному переміщенні двох дотичних тіл, називається зовнішнім; тертя між частинами одного і того ж суцільного тіла (наприклад, рідини або газу) носить назву внутрішнього тертя .

Силу тертя, що виникає під час руху твердого тіла щодо рідкого чи газоподібного середовища, слід віднести до категорії сил внутрішнього тертя, оскільки в цьому випадку шари середовища, що безпосередньо стикаються з тілом, залучаються їм у рух з тією ж швидкістю, яку має тіло, і на рух тіла впливає тертя між цими зовнішніми по відношенню до них шарами середовища.

Визначення 1

Тертя між поверхнями двох твердих тіл за відсутності будь-якого прошарку, наприклад мастила між ними, називається сухим . Тертя між твердим тілом і рідким або газоподібним середовищем, а також між шарами такого середовища називається в'язким (або рідким). Щодо сухого тертя розрізняють тертя ковзання, тертя коченняі тертя спокою.

Сила тертя ковзання

Сила тертя ковзання виникає, коли одне тіло переміщається поверхнею іншого. Чим більша вага тіла, і чим більший коефіцієнт тертя між цими поверхнями (коефіцієнт залежить від матеріалу, з якого зроблені поверхні), тим більша сила тертя ковзання.

Сила тертя ковзання не залежить від площі поверхонь, що стикаються. При русі брусок, що лежить на своїй великій площі грані, матиме таку ж силу тертя ковзання, як якщо його покласти на найменшу грань.

Причини виникнення сили тертя ковзання:

    Найдрібніші нерівності поверхонь двох тіл - ними тіла чіпляються один за одного при русі. Якби не було сили тертя ковзання, то тіло, наведене в рух короткочасною дією на нього сили, продовжувало рухатися рівномірно. Однак, оскільки сила тертя ковзання існує, і вона спрямована проти руху тіла, тіло поступово зупиняється.

    Міжмолекулярні взаємодії на поверхнях двох тіл, що стикаються. Ця взаємодія може виникнути лише на дуже гладких, добре відполірованих поверхнях. Молекули різних тіл виявляються дуже близько один до одного та притягуються. Через це рух тіла гальмується.

Вектор сили тертя ковзання $\overline(F)_(mp) $завжди спрямований протилежно вектору швидкості руху тіла щодо тіла, що стикається з ним. Тому дія сили тертя ковзання завжди призводить до зменшення модуля відносної швидкості тіл.

Сила тертя кочення

Сила тертя кочення виникає, коли на поверхні одного тіла, перекочується інше, зазвичай круглої форми. Наприклад, котяться колеса транспортних засобів на дорозі, перевернута на бік бочка з пагорба, кулька по підлозі. Сила тертя кочення набагато менша за силу тертя ковзання. Згадайте, велику сумку легше вести на коліщатках, ніж тягти волоком по землі. Причина криється в різному способі контакту між тілом і поверхнею, що рухається. При коченні колесо ніби вдавлює, підминає під себе поверхню, відштовхується від неї. Колесу, що котиться, не доводиться чіпляти безліч дрібних нерівностей поверхні, як при ковзанні тіл.

Зауваження 1

Чим твердіша поверхня, тим менша сила тертя кочення. Наприклад, піском їхати велосипедом важче, ніж асфальтом, оскільки на піску доводиться долати велику силу тертя кочення. Це з тим, що відштовхуватися від твердих поверхонь легше, вони дуже вдавлюються. Можна сказати, що сила, яка діє з боку колеса на тверду поверхню, не витрачається на деформацію, а майже повертається у вигляді сили нормальної реакції опори.

Сила тертя спокою

Сила, що виникає межі зіткнення тіл за відсутності відносного руху тіл, називається силою тертя спокою.

Сила тертя спокою $\overline(F)_(mp) $рівна за модулем зовнішньої сили$\overline(F)$, спрямованої по дотичній до поверхні дотику тіл, і протилежна їй у напрямку:

Сила тертя спокою ~ оточує нас повсюдно. Усі предмети, що лежать на інших тілах, утримуються силою тертя спокою. Сили тертя спокою навіть вистачає, щоби утримувати предмети на нахилених поверхнях. Наприклад, людина може стояти на схилі пагорба, брусок нерухомо лежати на трохи нахиленій лінійці. Крім того, завдяки силі тертя спокою можливі такі форми руху, як ходьба та їзда. У цих випадках відбувається зчеплення з поверхнею за рахунок сили тертя спокою, в результаті з'являється можливість відштовхуватися від поверхні.

Причини сили тертя спокою такі самі, як сили тертя ковзання.

Сила тертя спокою виникає, коли намагаються зрушити тіло, що стоїть. Поки сила, яка намагається рухати тіло, менша за силу тертя спокою, тіло залишатиметься на місці. Як тільки ця сила перевищить певну максимальну силу тертя спокою для двох тіл, одне тіло почне рухатися щодо іншого, і на нього вже буде діяти сила тертя ковзання або кочення.

Зауваження 2

Найчастіше максимальна сила тертя спокою трохи перевищує силу тертя ковзання. Так, щоб почати рухати шафу, треба спочатку докласти трохи більше зусиль, ніж прикладати їх, коли шафа вже рухається. Часто різницею між силами тертя спокою та ковзання нехтують, вважаючи їх рівними.

У найпростішій моделі сухого тертя виконуються такі закони. Вони є узагальненням досвідчених фактів і мають наближений характер:

    максимальна величина сили тертя спокою дорівнює силі тертя ковзання;

    абсолютна величина сили тертя ковзання прямо пропорційна силі реакції опори: $ overline (F)_ (mp) = mu N $, а коефіцієнт пропорційності $ mu $ називається коефіцієнтом тертя;

    коефіцієнт тертя залежить від швидкості руху тіла по шорсткої поверхні;

    коефіцієнт тертя не залежить від площі дотичних поверхонь.

Приклад 1

Учні встановили магніт масою $30$ до шкільної дошки. Магніт притискається до дошки із силою $6 H$. Яку силу потрібно докласти для ковзання магніту вниз і переміщення його вертикально вгору, якщо коефіцієнт тертя дорівнює $0,3?

Дано: $ m = 30 $ р, $ N = 6 H $, $ \ mu = 0,3 $.

Знайти: $F_(1) $, $F_(2) $-?

Рішення:

Малюнок 1.

Для того, щоб зрушити магніт вниз, сума сили тяжіння $mg$ і додатково доданої сили $F_(1) $ повинна бути рівною силі тертя $F_(B@) $ (або більше):

$mg+F=F_(mp) $ (1).

З формули (1) та із загальної формули для сили тертя

знаходимо потрібну силу, необхідну для ковзання магніту вниз:

$F_(mp) =\mu N$($N$- сила з якої магніт притискається до дошки):

$F_(1) =\mu N-mg=1,5 H$.

Для сили, спрямованої вгору, рівняння (1) набуде вигляду:

$F_(2) =\mu N+mg=2,1 H$

Відповідь:$ F_ (1) = 1,5 H $, $ F_ (2) = 2,1 H $.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

HTML-версії роботи поки що немає.
Завантажити архів роботи можна перейшовши за посиланням, яке знаходиться нижче.

Подібні документи

    Сили, що виникають між тілами, що стикаються, при їх відносному русі. Визначення величини та напряму сили тертя ковзання, закон Амонтона-Кулона. Види тертя в механізмах та машинах. Зчеплення із поверхнею як забезпечення переміщення.

    презентація , доданий 16.12.2014

    Характеристика наближених методів визначення коефіцієнта тертя ковзання, особливості розрахунку для різних матеріалів. Значення та розрахунок сили тертя згідно із законом Кулона. Пристрій та принцип дії установки для визначення коефіцієнта тертя.

    лабораторна робота , доданий 12.01.2010

    Історія виникнення сили тертя - процесу взаємодії тіл при їхньому відносному русі (зміщенні) або при русі тіла в газоподібному або рідкому середовищі. Виникнення сил тертя ковзання і спокою на стику тіл, що стикаються, способи зменшення.

    реферат, доданий 30.07.2015

    Причина виникнення сили тертя та її приклади: рух осі колеса, кулька, що котиться горизонтальною підлогою. Формули розрахунку сили тертя у фізиці. Роль сили тертя у життєдіяльності Землі: здійснення ходьби, обертання провідних коліс екіпажу.

    презентація , доданий 16.01.2011

    Гравітаційні, електромагнітні та ядерні сили. Взаємодія простих частинок. Поняття сили тяжіння та тяжіння. Визначення сили пружності та основні види деформації. Особливості сил тертя та сили спокою. Прояви тертя у природі та у техніці.

    презентація , доданий 24.01.2012

    Сила тертя як сила, що виникає при зіткненні тіл, спрямована вздовж межі зіткнення та перешкоджає відносному руху тіл. Причини виникнення тертя. Сила тертя спокою, ковзання та кочення. Застосування мастила та підшипників.

    презентація , доданий 12.11.2013

    Тертя як процес взаємодії твердих тіл при відносному русі або при русі твердого тіла в газоподібному або рідкому середовищі. Види тертя, розрахунок тертя спокою, ковзання та кочення. Розрахунок коефіцієнтів тертя різних пар поверхонь.

    практична робота , доданий 10.05.2010

Між поверхнями твердих тіл, що стикаються.
Тертя спокою.Спробуйте зрушити пальцем товсту книгу, що лежить на столі. Книга залишатиметься на місці до тих пір, поки сила, що діє на неї, не досягне певного значення. Факт цей звичний, але, якщо вдуматися, досить дивний і незрозумілий.
Адже що це означає? Ви доклали до книги деяку силу, спрямовану, скажімо, вздовж поверхні столу, а книга залишається у спокої. Отже, між книгою та поверхнею столу виникає сила, спрямована проти тієї сили, з якою ви дієте на книгу, і точно дорівнює їй по модулю. Ви з більшою силою штовхаєте книгу, але вона, як і раніше, залишається на місці. Значить, і сила тертя так само зростає.
Силу тертя, що діє між двома тілами, нерухомими щодо один одного, називають силою тертя спокою.
Якщо на тіло діє сила, паралельна поверхні, на якій воно знаходиться і тіло при цьому залишається нерухомим, то це означає, що на нього діє сила тертя спокою F тр, рівна за модулем і спрямована в протилежний бік силі ( рис.4.14). Отже, сила тертя спокою визначається силою, що діє на нього

Інакше висловлюючись, коли прискорення тіла дорівнює нулю, сила тертя дорівнює за модулем і протилежна за напрямом тій силі, яка поруч із тертям діє тіло паралельно поверхні його зіткнення з іншим тілом. Якщо паралельно цій поверхні інші сили не діють, то тертя спокою дорівнюватиме нулю.
Найбільше значення сили тертя, у якому ковзання ще настає, називається максимальною силою тертя спокою. Якщо сила, що діє на спокій, хоча б трохи перевищить максимальну силу тертя спокою, то тіло почне ковзати.
Для визначення максимальної сили тертя спокою існує дуже простий, але дуже точний кількісний закон. Навантажимо брусок гирей ( рис.4.15) тієї ж ваги, що й сам брусок. При цьому сила, з якою брусок діє на стіл перпендикулярно до поверхні столу, збільшиться в 2 рази. Але сила згідно з третім законом Ньютона дорівнює за модулем і протилежна за напрямом силі нормальної реакції опори, що діє на брусок з боку столу. Отже, і сила збільшиться вдвічі. Якщо ми тепер знову виміряємо максимальну силу тертя спокою, то побачимо, що вона збільшилася в стільки разів, скільки разів збільшилася сила, тобто в 2 рази.

Навантажуючи брусок різними гирями та вимірюючи щоразу максимальну силу тертя спокою, ми переконаємось у тому, що максимальне значення модуля сили тертя спокою пропорційно модулю сили нормальної реакції опори . Цей закон вперше встановив експериментально французький фізик Кулон.
Якщо позначити модуль максимальної сили тертя спокою через F тр., то можна записати:

де µ - Коефіцієнт пропорційності, званий коефіцієнтом тертя спокою. Коефіцієнт тертя характеризує поверхні, що обертаються, і залежить не тільки від матеріалу цих поверхонь, але і від якості їх обробки. Коефіцієнт тертя визначається експериментально.
Від площі зіткнення тіл максимальна сила тертя спокою залежить.Якщо покласти брусок на меншу грань, то F тр.не зміниться.
Сила тертя спокою змінюється не більше від нуля до максимального значення, рівного . За рахунок чого може відбуватися зміна сили тертя?
Справа тут ось у чому. При дії на тіло деякої сили воно злегка (непомітно для ока) зміщується, і це зміщення триває доти, поки мікроскопічні шорсткості поверхонь не розташуються щодо один одного так, що, зачіпляючись одна за одну, вони призведуть до появи сили, що врівноважує силу. При збільшенні сили тіло знову трохи зрушить так, що дрібні нерівності поверхонь по-іншому будуть чіплятися один за одного, і сила тертя зросте. І лише за F тр.ні при якому взаємному розташуванні шорсткості поверхні сила тертя не в змозі врівноважити силу, і почнеться ковзання.
При ходьбі та бігу на підошви ніг діє сила тертя спокою, якщо тільки ноги не ковзають. Така сама сила діє на провідні колеса автомобіля. На ведені колеса також діє сила тертя спокою, але вже гальмує рух, причому ця сила значно менше сили, що діє на провідні колеса (інакше автомобіль не зміг би рушити з місця).
У давнину, коли не дуже добре уявляли собі здатність сили тертя спокою приймати різні значення, сумнівалися, що паровоз зможе їхати гладкими рейками. Думали, що тертя, що гальмує ведені колеса, дорівнюватиме силі тертя, що діє на провідні колеса. Пропонували навіть робити провідні колеса зубчастими та прокладати для них спеціальні зубчасті рейки.
Тертя ковзання.При ковзанні сила тертя залежить не тільки від стану поверхонь, що труться, але і від відносної швидкості руху тіл, причому ця залежність від швидкості є досить складною. Досвід показує, що часто (хоча і не завжди) на самому початку ковзання, коли відносна швидкість ще мала, сила тертя стає дещо меншою за максимальну силу тертя спокою. Лише потім, зі збільшенням швидкості, вона зростає і починає перевершувати F тр..
Ви, мабуть, помічали, що важкий предмет, наприклад ящик, важко зрушити з місця, а потім рухати його стає легше. Це якраз і пояснюється зменшенням сили тертя з появою ковзання з малою швидкістю.
Залежність модуля сили тертя ковзання від модуля відносної швидкості тіл показано малюнку 4.16.

При невеликих відносних швидкостях руху сила тертя ковзання мало відрізняється від максимальної сили тертя спокою. Тому приблизно можна вважати її постійною і рівною максимальної силі тертя спокою:

Важлива особливість сили тертя ковзання полягає в тому, що вона завжди спрямована протилежно відносної швидкості тіл, що стикаються.
Силу тертя ковзання можна зменшити у багато разів за допомогою мастила - найчастіше тонкого шару рідини (зазвичай того чи іншого сорту мінерального масла) - між поверхнями, що труться. Тертя між шарами рідини, прилеглими до твердих поверхонь значно менше, ніж між сухими поверхнями. Жодна сучасна машина, наприклад двигун автомобіля чи трактора, не може працювати без мастила. Спеціальна система мастила передбачається під час конструювання всіх машин.
Сила тертя залежить від відносної швидкості руху тіл. У цьому її головна відмінність від сил тяжіння та пружності, що залежать лише від відстаней.

Г.Я.Мякішев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотський, Фізика 10 клас

Зміст уроку конспект урокуопорний каркас презентація уроку акселеративні методи інтерактивні технології Практика завдання та вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відеокліпи та мультимедіафотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Додатки рефератистатті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні та додаткові словник термінів інші Удосконалення підручників та уроківвиправлення помилок у підручникуоновлення фрагмента у підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні урокикалендарний план на рік методичні рекомендації програми обговорення Інтегровані уроки

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до цього уроку,

Урок по темі: "Сили тертя між поверхнями твердих тіл, що стикаються"

Цілі уроку:

Освітні:

Актуалізувати та поглибити знання учнів про силу тертя: вивчити види сил сухого тертя, природи виникнення сил тертя; на досвідчених фактах встановити:

Від чого залежить чи залежить величина сили тертя спокою;

Порівняти за модулем сили тертя спокою, ковзання, кочення.

Встановити математичну залежність між силою тертя та силою реакції опори;

Розглянути фізичний зміст коефіцієнта тертя, вирішувати якісні та розрахункові завдання на тему.

Розвиваюча мета:

розвиток мови, розвиток мислення: вміння порівнювати, проводити аналіз, використовувати довідкові матеріали, проводити аналогії, робити висновки; розвиток спостережливості.

Виховна мета:

виховання дисциплінованості, працьовитості, акуратності (ведення записів у зошитах), дотримання норм поведінки, толерантного ставлення до помилок товаришів, подальший розвиток індивідуально-групової роботи на уроці.

Тип уроку: урок вивчення та первинного закріплення знань.

Завантажити:


Підписи до слайдів:

Найбільше значення сили тертя, у якому ковзання ще настає, називається максимальною силою тертя спокою:
F
тр.мах

µ - коефіцієнт тертя

Характеризує обидві тертьові поверхні;
- Залежить від матеріалів і якості обробки поверхонь, що труться.

Тертя ковзання

Сила тертя ковзання – це сила тертя, що виникає при ковзанні одного тіла поверхнею іншого.

Якщо поверхні тіл, що стикаються, тверді
, то:

F
тр.кач

F
тр
.
Якщо поверхні пухкі,
т
про:

F
тр.кач

F
тр
.
Тема урока: "
Сили тертя між поверхнями твердих тіл, що стикаються».

Завдання уроку:



2.Вміти визначати напрямок сил сухого тертя
3.Вміти вимірювати сили тертя.


Тертя спокою
Силу тертя, що діє між двома тілами, нерухомими щодо один одного, називають силою тертя спокою:
F
тр.п
.
Сила тертя спокою дорівнює по модулю і спрямована протилежно силі, прикладеної до тіла паралельно поверхні зіткнення його з іншим тілом:
F
тр.п
.

Ш. О. Кулон
(1736-1806) - французький вчений, відомий своїми роботами з електрики та магнетизму та дослідженням сил тертя.

Завдання уроку:
1.Знати визначення понять тертя спокою,
тертя ковзання, тертя кочення.

3.Вміти вимірювати сили тертя.
4. Отримати формули розрахунку сил тертя.
5. Вирішувати якісні та розрахункові завдання, використовуючи знання про сили тертя.

приклад
:
µ

0,001 для колеса залізничного вагона рейками
;

µ
=0.4 (коефіцієнт тертя ковзання сталь-сталь
)

Висновки з досвіду:

2. Від площі зіткнення тіл максимальна сила тертя спокою залежить.

Сила тертя ковзання:


- Від площі дотику тіл не залежить;
- спрямована протилежно відносної швидкості дотичних тіл
- Залежить від відносної швидкості руху тіл

Домашнє завдання:

Основне:
§37, №244, №245, №247.
Римкевич
)

Додаткове:
№ 262, №268 (
Римкевич
Сили сухого тертя
Тертя спокою
Тертя ковзання
Тертя кочення

Висновки з досвіду
:

1. Максимальне значення модуля сили тертя спокою пропорційно модулю сили реакції опори.
F
тр.
max

кач
–
коефіцієнт тертя кочення

залежить:
-
від матеріалу, з якого виготовлені дотичні поверхні;
- Від швидкості кочення.

Завдання уроку:
1.Знати визначення понять тертя спокою,
т
різання ковзання, тертя кочення.
2.Уміти визначати напрямок сил сухого тертя.
3.Вміти вимірювати сили тертя.
4. Отримати формули розрахунку сил тертя.
5. Вирішувати якісні та розрахункові завдання, використовуючи знання про сили тертя.
Коефіцієнт тертя деяких пар матеріалів.

У 1781р. Ш. О. Кулон:

F
тр.кач

Пропорційна силі реакції опори;
- спрямована протилежно відносної швидкості дотичних тіл.

Способи зменшення сили тертя:
- зменшити шорсткість поверхонь;
-використовувати мастило;
- Зменшити силу тиску на опору.
Сила тертя спокою може спричинити прискорення руху тіла
При
невеликих
відносних швидкостях
д
бачення,
силу тертя ковзання
можна вважати постійною та
рівної максимальної сили
тертя спокою.
F
тр.
=
F
тр.
maх

Мета уроку
:
Вивчити сили сухого тертя:
тертя спокою,
тертя ковзання,
тертя кочення.
Сила тертя спокою зростає від нуля до максимального значення

Фізичний зміст коефіцієнта тертя:

µ
= F
тр.
maх
/ N

Коефіцієнт тертя показує, яку частину від сили нормального тиску становить сила тертя.

Тертя кочення

Сила тертя кочення-це сила тертя, що виникає, коли одне тіло котиться поверхнею іншого.
F
тр.кач
.

Способи збільшення сил тертя:

-
збільшити шорсткість поверхонь;
- Збільшити силу тиску на опору;