• admin
  • Комментариев: 0
  • Просмотров: 1 700
  • 6-09-2015, 22:10

Ви вже познайомилися з двома видами сил, за допомогою яких відбувається взаємодія тіл: силою тяжіння та силою пружності. У ході цього уроку ви дізнаєтеся ще про одну силі. Саме з вини цієї сили зношуються деталі машин і механізмів, стираються підошви взуття. Але саме завдяки цій силі ми можемо кататися на ковзанах, на лижах, та й просто ходити. Мова піде про силу тертя.

Тема: Взаємодія тіл

Урок: Сила тертя

1. Причини виникнення сили тертя

Сила тертя виникає між поверхнями двох взаємодіючих тел. Якщо одне тіло рухається по поверхні іншого, сила тертя завжди спрямована проти руху. Розглянемо цю ситуацію докладніше.

Часто доводиться чути фрази: «Не зітри ноги!», «Диви, будь ласка, до дошки!». Що при цьому мається на увазі? Яке явище ховається за подібними фразами?

Коли поверхня одного тіла рухається по поверхні іншого тіла, то, навіть якщо нам не видно горбки, тріщини, подряпини, нерівності – шорсткості на поверхнях тіл, вони починають зачіпати один за одного. Це і є одна з причин виникнення сили тертя (Рис. 1).

Рис. 1. Шорсткості на поверхнях тіл – перша причина появи сили тертя

Існує ще одна причина, по якій з'являється сила тертя. Досвід показав, що якщо почати усувати нерівності на поверхнях тертьових тіл, ретельно шліфуючи їх, то спочатку сила тертя, як і очікується, буде зменшуватися. Але коли поверхні тіл будуть наближатися до ідеально гладким, сила тертя різко зросте, тіла почнуть буквально прилипати один до одного. Це відбувається тому, що молекули ідеально гладких поверхонь починають розташовуватися настільки близько один до одного, що між ними починають діяти сили взаємного тяжіння (Рис. 2).

Рис. 2. Взаємне притягання молекул – друга причина появи сили тертя

На практиці найчастіше доводиться стикатися з силою тертя, викликаної шорсткостями на поверхнях тел.

2. Тертя ковзання

Змусимо брусок ковзати по поверхні столу, діючи на нього горизонтально спрямованої силою.

Сила тертя ковзання виникає при ковзанні одного тіла по поверхні іншого.

Для вимірювання цієї сили скористається динамометром. Якщо переміщати тіло рівномірно, то сила пружності пружини динамометра (тобто показання приладу) буде дорівнювати силі тертя ковзання, що діє на брусок з боку стола (Рис. 3).

Силу тертя можна збільшити, поклавши на брусок навантаження (наприклад, гирю або інший брусок).

Рис. 3. Вимірювання сили тертя

Виявляється, що силу тертя ковзання можна змінити, змінивши матеріал тертьових поверхонь або спосіб їх обробки (шліфування, полірування, або, навпаки, створення штучної шорсткості, як на підошві спортивного взуття або на автомобільних покришках). Наприклад, поклавши на стіл під бруски наждачний папір можна помітити значне збільшення сили тертя.

Отже, сила тертя ковзання залежить:

· від навантаження;

· від якості обробки поверхонь взаємодіючих тел.

3. Тертя кочення

Часто в різних механізмах, так і просто в побуті намагаються замінити тертя ковзання тертям кочення.

Сила тертя кочення виникає при коченні одного тіла по поверхні іншого.

Виявляється, при інших рівних умовах сила тертя кочення в десятки і сотні разів менше сили тертя ковзання (Рис. 4).

Рис. 4. Сила тертя кочення значно менше сили тертя ковзання

Цей факт використовується в підшипниках кочення (кулькових і роликових) (Рис. 5).

Рис. 5. Кульковий (а) і роликовий (б) підшипники кочення

4. Тертя спокою

Розмістимо на горизонтальному столі тіло і, користуючись динамометром, почнемо діяти на тіло все збільшується горизонтальною силою. До деяких пір вантаж буде залишатися нерухомим. Отже, на вантаж діє сила, що компенсує силу пружності пружини динамометра. Це і є сила тертя спокою (Рис. 6).

Сила тертя спокою виникає при дії на нерухоме тіло сили, спрямованої паралельно поверхні контакту тіла з іншим тілом.

Рис. 6. Брусок залишається нерухомим завдяки силі тертя спокою

У сили тертя спокою є максимальне значення. Якщо збільшити силу натягу пружини динамометра до цього максимального значення, тіло прийде в рух, а тертя спокою зміниться тертям ковзання.

Тертя спокою – своєрідний «страж» стану спокою. Саме завдяки тертю спокою предмети не ковзають по поверхні столу, меблі – по поверхні підлоги. Нитки, з яких складається наша одяг, кожен знаходиться на своєму місці, і тканина зберігає свою цілісність. Вузли не розпускаються самі по собі, а наші ноги не ковзають по поверхні Землі.

5. Управління величиною сили тертя

Дуже часто доводиться розглядати питання про збільшення або зменшення тертя в тих випадках, коли воно корисне, або, навпаки, шкідливо.

Розглянемо різні способи зміни величини сили тертя, спираючись на відомі прислів'я та приказки.

«Баба з воза – кобилі легше». Якщо зменшити величину навантаження, то сила тертя стане менше.

«Готуй сани влітку, а воза-взимку». В даному випадку йдеться про заміні тертя ковзання на тертя кочення.

«Плуг від роботи блищить». Тут можна згадати, що при ковзанні по менш шорсткою (блискучої поверхні сила тертя менше.

«Не підмажеш – не поїдеш». Хоча цю ситуацію ми ще не розглядали, але ви знаєте, що і в побуті, і в техніці для зменшення тертя дуже часто використовуються різні мастильні матеріали. Шар рідкого змащування, розташовуючись між тертьовими поверхнями, значно зменшує силу тертя. Саме про це і йдеться в цій приказці.

Отже, підводячи підсумки, можна сказати, що величина сили тертя залежить від:

· виду тертя (тертя ковзання або кочення);

· навантаження;

· якості обробки поверхонь;

· використання мастильних матеріалів.

Тепер, коли ви вивчили властивості сили тертя, спробуйте полегшити завдання своїм друзям або членам сім'ї у наступній ситуації. Потрібно пересунути з одного кутка кімнати в інший важку шафу. Що ви порадите?

 

Список літератури

Перышкин А. В. Фізика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М: Дрофа, 2010.
Перышкин А. В. Збірник задач з фізики 7-9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Видавництво «Іспит», 2010.
Лукашик в. І., Іванова О. В. Збірник задач з фізики для 7-9 класів загальноосвітніх установ. – 17-е изд. – М: Просвітництво, 2004.