Сила трения интересные опыты. Подсчёт среднего значения силы трения о ламинат

КАЧЕНИЕ И СКОЛЬЖЕНИЕ

Поставь книгу наклонно и положи на нее карандаш. Сползет или не сползет?
Это зависит от того, как положить. Если положить вдоль уклона, карандаш даже при большом наклоне сползать не будет. А если поперек?
Ого, как покатился! Особенно если он круглый, а не шестигранный.

Ты можешь сказать: подумаешь, тоже мне научный опыт! Что же в нем интересного?
А интересно в этом опыте то, что, когда карандаш катится, трение оказывается гораздо меньше, чем когда он ползет. Катить легче, чем волочить. Или, как говорят физики, трение качения меньше, чем трение скольжения.

Именно поэтому люди изобрели колеса. В глубокой древности колес не знали и даже летом грузы возили на санях. На стене одного древнего храма в Египте высечена картина: огромную каменную статую везут по земле на санях.

Катки, а потом и колеса появились уже несколько тысяч лет назад, трение скольжения было заменено более выгодным трением качения.

Современная техника сделала следующий важный шаг: появились подшипники, которые бывают скользящими, шариковыми и роликовыми.

Чтобы толстую книгу передвинуть по столу одним пальцем, надо приложить некоторое усилие.

А если под книгу подложить два круглых карандаша, которые будут в данном случае роликовыми подшипниками, книга легко передвинется от слабого толчка мизинцем.

Так как трение качения значительно меньше трения скольжения, в технике скользящие подшипники стараются заменить шариковыми или роликовыми. Даже в обычном взрослом велосипеде шариковые подшипники есть во втулках колес, в рулевой колонке, на оси шатунов, на осях педалей.
Автомобили, мотоциклы, тракторы, железнодорожные вагоны —все эти машины катятся на шариковых и роликовых подшипниках.

ТРЕНИЕ ПОКОЯ

Положите на книгу шестигранный карандаш параллельно ее корешку. Медленно поднимайте верхний край книги до тех пор, пока карандаш не начнет скользить вниз. Чуть уменьшите наклон книги и закрепите ее в таком положении, подложив под нее что-нибудь.

Теперь карандаш, если его снова положить на книгу, съезжать не будет. Его удерживает на месте сила трения — сила трения покоя. Но стоит эту силу чуть ослабить — а для этого достаточно щелкнуть пальцем по книге,— и карандаш поползет вниз, пока не упадет на стол. Тот же опыт можно проделать, например, с пеналом, спичечным коробком, ластиком и т. п.

Сила трения движения (при других одинаковых условиях) обычно меньше силы трения покоя. В данном случае она оказалась не в состоянии удержать карандаш на наклонной плоскости.
Кстати, подумайте, почему гвоздь легче вытащить из доски, если вращать его вокруг оси?

АКРОБАТ ИДЕТ КОЛЕСОМ

Прежде чем кончить разговор о трении, сделаем еще одну забавную игрушку.
Из плотной бумаги вырежь фигурку акробата. Насади ее на перо, вставленное на остро заточенный круглый карандаш. Вдень теперь карандаш с акробатом наискось в кольцо ножниц. Держа ножницы горизонтально, води их осторожно по кругу.

Ах, как пошел колесом наш акробат!
Он ведь участвует в двух движениях сразу. Во-первых, конец ручки с надетым на перо акробатом описывает большие круги. А во-вторых, ручка не скользит по кольцу ножниц, а обкатывается по нему. И ручка вместе с акробатом вертится вокруг своей оси. От соединения этих двух движений и получаются такие замечательные колеса. Живому акробату едва ли удастся их повторить!

Ты спросишь, где же здесь трение?
Да в кольце ножниц. Если бы его не было, ручка сразу провалилась бы вниз, она бы не удержалась даже в наклонном положении. И еще: если бы между кольцом и ручкой не было трения, ручка бы не обкатывалась по кольцу и акробат не кувыркался бы так красиво.

ТОРМОЗ В ЯЙЦЕ

Опыт 1

Подвесьте сырое яйцо на тонком шнурке. Чтобы шнурок не соскальзывал с расположенного вертикально яйца, используйте лейкопластырь, наклеив его маленькие кусочки на те места, где находится шнурок.

Рядом подвесьте яйцо, сваренное вкрутую. Закрутите каждый шнурок с яйцом в одну сторону на одинаковое количество оборотов. Когда шнурки будут закручены, одновременно отпустите яйца. Вы увидите, что сваренное яйцо ведет себя иначе, чем сырое: оно вращается значительно быстрее.

В сыром яйце его белок и желток стараются сохранить неподвижное состояние (в этом проявляется их инерция) и своим трением о скорлупу тормозят ее вращение

В вареном же яйце белок и желток уже не жидкие вещества и представляют вместе со скорлупой как бы одно целое, поэтому торможения не происходит и яйцо вращается быстрее.

Этот опыт можно проделать и без подвешивания яиц: достаточно закрутить их пальцами на большой тарелке.

Опыт 2

Еще интереснее проделать такой опыт.
Возьмите две одинаковые кастрюльки с двумя ушками (можно и игрушечные). Соедините ушки веревкой или тонким проводом, а к середине привяжите еще одну веревку, так чтобы кастрюля была в равновесии. Подвесьте обе кастрюли на этих веревках и налейте в одну из них воды, а в другую — столько же по объему крупы. Теперь закрутите веревки на одинаковое число оборотов и отпустите. Результат будет аналогичен опыту с яйцами.

Когда кастрюльки раскрутились, попробуйте быстро остановить их, а потом опять отпустить. Окажется, что кастрюлька с водой продолжает вращаться. Ну как, сможете объяснить это явление?

Источники: Ф. Рабиза "Опыты без приборов"; "Забавная физика" Л. Гальперштейн

1. Введение

Цель данной работы – изучить вопросы, связанные с возникновением трения. Эта тема, казалось бы, давно известная, остаётся по-прежнему актуальной , так как вопрос о силе трения полностью не решен ни физиками, ни математиками, тогда как трение - одна из важнейших проблем, например, для машиностроения. Задача работы – провести эксперименты, позволяющие исследовать от чего зависит сила трения. Таким образом, объектом исследования является трение.

Гипотеза : мир без трения был бы не узнаваем и ужасен. Не было бы развития цивилизации, ведь наши предки с помощью него добывали огонь . Технический прогресс при отсутствии колеса должен был стать каким-то другим. Кроме того, возможно, что трение - один из источников внутреннего тепла Земли.

Практическая значимость работы состоит в том, что она посвящена теории трения, которая до сих пор не является завершенной. Но для того, чтобы привлечь новых будущих исследователей их нужно заинтересовать проблемой. А для этого можно использовать материал данной работы.

Новизной в работе будет гипотеза об уменьшении молекулярного трения под большими горными массивами из-за большого давления. А это должно приводить к увеличению их подвижности. То есть повышать возможность землетрясений.

2. Основные вопросы теории трения

2.1. Мир без трения

Давайте вначале немного пофантазируем и представим, что было бы, если бы трение исчезло? Движущийся автомобиль не сможет остановиться, а неподвижный тронуться с места. Пешеходы упадут на асфальт и не смогут подняться. Кроме того, где пол ниже. они неожиданно окажутся голыми, так как нитки в тканях удерживаются трением. Вся мебель в комнате соскользнёт в один угол. Тарелки и стаканы также будут соскальзывать со стола. Гвозди и шурупы выскочат из стен. Ни одну вещь нельзя будет удержать в руках. Взять и перевернуть страницу книги тоже станет проблемой .

Интересно придумано и рассказано о мгновенном сильном уменьшении трения в книге для детей «Остров неопытных физиков» . «Все части автомобиля, основанные на использовании трения – тормоза, сцепление, приводной ремень, - перестали работать, а те части, для которых трение было помехой стали двигаться ещё быстрее. Поэтому двигатель продолжал работать и даже увеличил число оборотов – трение в цилиндрах и подшипниках уже не тормозило его…». Но автомобиль не мог двигаться, так как исчезло трение между шинами и асфальтом. Таким образом, колёса вертелись, а машина стояла месте. Описание такого же мира дано в стихотворении:

В вот, что пишет известный швейцарский физик, лауреат Нобелевской премии Шарль Гийом: «Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиной с каменную глыбу или малы, как песчинка, никогда не удержится одно на другом: всё будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкому».

2.2. Две причины возникновения трения

Два самых главных изобретения – колесо (рис.1) и добывание огня (рис.2) - связаны именно со стремлением уменьшить или увеличить эффект трения.

Трение - следствие многих причин. Главные из них - две. Во-первых, зазубрины одной поверхности цепляются за шероховатости другой. Это так называемое геометрическое трение (рис.3). Во-вторых, молекулярное трение , когда поверхности обоих тел достаточно гладкие. В этом случае начинает сказываться притяжение между их молекулами (рис.4). Наука, изучающая трение называется трибологией (от греч."трибос"- трение). Трение - механическое сопротивление движению, возникающее в месте касания двух прижатых друг к другу тел при их перемещении одного относительно другого. Сила сопротивления F , направленная противоположно перемещению тела, называется силой трения. Законы сухого трения сформулировал в 1781 году Ш. О. Кулон (1736 - 1806). Они были определены опытным путём. Но ещё задолго до этого, среди бесчисленных научных и творческих достижений Леонардо да Винчи была и формулировка законов трения. Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке. Этот коэффициент определяет силу трения для любой пары контактирующих материалов. Обозначается греческой буквой μ [мю]. До сих пор формула:

F тр =µР,

где Р - сила прижатия или вес тела , a F тр - сила трения , является главной формулой. Её вариант:

F тр =μ N ,

где N – сила реакции опоры . . N =Р. Чертёжи, на которых изображены все силы, действующие на брусок, см. на рис. 5.

Коэффициент трения зависит не только от того, какие материалы контактируют, но и от того, насколько гладко обработаны контактирующие поверхности. Более точно формулу можно записать, учитывая молекулярное трение:

F = μ (N + S p 0 ),

где р 0 – добавочное давление , вызванное силами молекулярного притяжения.

2.3. Виды трения

Существует трения покоя, скольжения и качения. Выяснилось, что обычно сила трения скольжения при медленном движении меньше силы трения покоя (то есть страгивания с места). Кулон изучал именно силу трения при медленном движении тел и установил, что эта сила не зависит от величины скорости, а только от направления движения. Самым маленьким является трение качения. Поэтому при перемещении тяжелых предметов (корабли по суше, каменные блоки для строительства) люди подкладывали под них катки (обычные брёвна). Круглый предмет (например, бочку) легче катить, чем волочить. На этом же основано применение в технике подшипников: шариковых и роликовых (рис. 6).

Другой пример из практики, о различиях в применении видов трения: если автомобиль тормозит скольжением (юзом), то тормозной путь длиннее, чем при торможении качением, когда колесо вращается и своей поверхностью хорошо цепляется за дорожное покрытие. Это должен помнить и водитель, и пешеходы, переходящие улицу!

3. Современная картина трения

Как образно выразился один из основателей науки о трении, Ф. Боуден, «наложение двух твердых тел одного на другое подобно наложению перевернутых швейцарских Альп на австрийские Альпы – площадь контакта оказывается очень малой» (рис.7). Фотографии различных поверхностей, полученные с помощью микроскопов, подтверждают сравнение с горами (рис. 8,9). При попытке движения остроконечные «горные пики» цепляются друг за друга и сминают свои вершины. При попытке сдвига в горизонтальном направлении один пик начинает прогибать другой, то есть сначала попытается сгладить дорогу (рис. 10 а), а потом уже скользить по ней (рис. 10 б). Если тянуть тело динамометром с постоянной скоростью, то окажется, что само тело при этом движется рывками. Д вижение оказывается колебательным: залипание и скольжение поочерёдно сменяют друг друга.

4. Вибрационное сглаживание

Иногда бывает важно исключить движение рывками. Например, робот- сварщик должен плавно вести сварочный аппарат вдоль сварочного шва. Если он будет дёргаться, то в одном месте будет перегрев и свариваемые пластины искорёжатся, а в другом - сварка не произойдёт совсем, так как аппарат слишком быстро проскочит вперёд. Одним из путей борьбы с этими рывками может служить вибрационное сглаживание. Под действием быстрых вибраций сухое трение начинает напоминать жидкое, так как частицы из-за тряски хуже дотрагиваются друг до друга и сыпучий материал из твердых частиц начинает себя вести как жидкий. И в частности может легко перемещаться. И здесь тоже могут быть негативные примеры. Пересекая Ладожское озеро в осенние бурные дни, некоторые корабли, перевозившие зерно, начинали сильно раскачиваться с борта на борт и опрокидывались. Выяснилось, что проектировщики считали, будто зерно в трюме будет лежать неподвижно за счёт сухого трения, сцепляющего отдельные зерна между собой. Но вибрации делали сыпучий материал подобным жидкому. Зерно начинало вести себя как жидкость, наваливаясь при перевозке на наклонный борт корабля, вызывая его опрокидывание. Как только эффект был понят, трюмы поделили на отсеки, как в тех кораблях, что перевозят настоящие жидкости .

5. Жидкое трение

При движении твёрдого тела в жидкости или газе на него действует сила сопротивления среды, которую можно считать особым видом силы трения. Эта сила направлена против движения тела и тормозит его. Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она возникает только при движении тела. Она зависит от его скорости тела, а также от формы и размеров. Поэтому, например, автомобилям придают обтекаемую форму, особенно гоночным. Кроме того сила сопротивления зависит от состояния поверхности тела и вязкости среды, в которой оно движется. В жидкостях и газах силы трения покоя нет .

Жидкое трение намного меньше сухого, так как молекулы жидкости могут легко перемещаться относительно друг друга. Поэтому для уменьшения трения успешно применяют смазку.

5.1. Износ. Смазка

В результате трения детали механизмов истираются и поверхности разрушаются. Одним из методов борьбы с износом является смазка. При этом обе трущиеся поверхности покрываются защитными пленками из молекул смазки. Коэффициент трения снижается. Это происходит потому, что м олекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, по сравнению с молекулами твёрдого тела. Следовательно, при наличии смазки между трущимися поверхностями они легко скользят относительно друг друга. В настоящее время разрабатываются препараты, позволяющие в процессе эксплуатации, не производя полной разборки узлов и агрегатов, частично восстанавливать изношенные поверхности трения с одновременным повышением их износостойкости .

5.2. Аквапланирование

Аквапланирование выглядит так: на мокрой дороге шина скользит по воде, как глиссер, то есть контакт колеса с дорогой исчезает. Автомобиль теряет управляемость. Исследования выявили, что по мере роста скорости перед колесом появляется водяной валик, а снизу появляется водяной клин. С ростом скорости эффект нарастает. При этом машина движется не по асфальту, а как бы «плывёт» по воде (рис. 11).

Помимо изучения теоретического материала авторы работы провели ряд экспериментов, позволяющих самостоятельно определять F тр и зависимость коэффициента трения от тех или иных физических величин или условий . Результаты см. в приложении.

Сравнение силы трения покоя, скольжения и качения (табл.1). Фото.1,2.

Исследование зависимости силы трения от площади контакта. Для этой цели брусок во втором опыте положили на другой бок (табл.2). Фото. 3.

Зависимость силы трения от нагрузки (веса бруска и грузов) или иначе от силы реакции опоры N (табл. 3).

Зависимость от рода вещества и условий обработки двух поверхностей (табл. 4-7).

Сида трения F тр (или коэффициент трения  ) практически не зависит от скорости при малых относительных скоростях движения соприкасающихся поверхностей. Но согласно изученным теоретическим материалам с ростом скорости сила трения слегка уменьшается.

Общие выводы:

Сила трения F тр практически не зависит от площади контакта и от скорости (при малых скоростях).

Сила трения F тр зависит от нагрузки (N =Р), от рода вещества и условий обработки поверхностей. Обычно значения коэффициентов трения лежат в пределах от 0,1 до 1,05 (0,1 1,05).

Значение силы трения в порядке уменьшения: трение покоя, скольжения, качения. F тр покоя  F тр ск.  F тр кач.

7. Региональный компонент

В сентябре 2002 в Северной Осетии сошёл ледник Колка. Ледово-грязе-каменный поток продвинулся почти на 20 км по долине реки Геналдон со скоростью порядка 150-200 км/ч, разрушив строения, базы отдыха, линии электропередач. Основные предположения о причинах этой катастрофы заключаются в том, что произошла внезапная подвижка, обусловленная комплексом причин сейсмического, вулканического и метеорологического характера. Данный ледник относится к категории пульсирующих. На момент катастрофы он ещё не «созрел» для падения. Это подтверждалось данными съёмок из космоса. Таким образом, силы трения покоя удерживали всю массу ледника, Но в результате внешнего воздействия типа удара или взрыва на всю массу снега произошёл процесс, аналогичный вибрационному сглаживанию. Схема процесса: удар, частицы приподнялись вверх, нагрузка Р уменьшилась и, следовательно, трение тоже стало меньше.

При движении одних тел по поверхности других возникает трение. Это происходит, когда шероховатости одной поверхности цепляются за шероховатости другой или когда гладкие поверхности начинают прилипать друг к другу за счет межмолекулярного притяжения. Но, как известно, между молекулами существует не только взаимное притяжение. Если молекулы окажутся слишком близко друг к другу, то они будут отталкиваться. Гипотеза состоит в следующем: очень тяжелые литосферные плиты с материками и горными системами оказывают на нижележащие слои настолько огромное давление, что начинает сказываться отталкивание молекул. Это приводит к дополнительной подвижности нагруженных областей плиты, по сравнению с менее нагруженными и, следовательно, менее подвижными окраинами. Результатом это будет невозможность движения всего комплекса, как единого целого. В таком случае появятся дополнительные нагрузки отдельных областей, что может приводить к землетрясениям, снимающим возникающие механические напряжения.

9. Заключение

Только в США над данной темой в настоящее время работают 1000 исследователей, а в мировой науке публикуется более 700 статей ежегодно. Но как остроумно подметил известный физик Р. Фейнман - все наши измерения для определения коэффициентов трения фактически являются рассмотрением случаев трения "грязь по грязи". Микроскопы различных конструкций показывают сложность проблемы. На рис.11 представлен атомно-силовой микроскоп. Даже для него существует проблема, которая состоит в том, что на воздухе поверхность образца покрывается парами воды толщиной до 20-30 молекул. Таким образом, данная тема позволяет работать над ней ещё долгие годы многим исследователям. И авторам этой работы также удалось не только провести стандартные эксперименты и убедиться в точности уже известных сведений о силе трения, но и высказать свою научную гипотезу о роли молекулярного трения.

10. Литература

Агаян В. Дазен Н. Что произойдет, если исчезнет трение?// Квант. №5. 1990.

Домбровский К. И. Остров неопытных физиков. – М.: Детская литература, 1973.

Первозванский А.А. Трение - сила знакомая, но таинственная.//Соросовский Образовательный Журнал. №2.1998.

Перышкин А.В. Физика – 7. – М..: Дрофа, 2008.

Матвеев А. Трибоника или капля смазки.// Юный техник, №1.1987.

Кравчук А.С. Трение."Современное естествознание″,т.З.М.:Магистр -Пресс. 2000.

7. Солодушко А.Д. Эксперимент при изучении силы трения.//Физика в школе. №5.2001

22.04.2016 09:30

Название работы:

МБОУ «ООШ №4»

Город: г.Троицк

Актуальность данной темы:

Цель моей работы:

Задачи:

Методы исследования:

Объект исследования:

Предмет исследования:

«Проект Сила трения»

Управление образования администрации города Троицка

Городская научно-исследовательская конференция

учащихся 5-8 классов муниципальных образовательных учреждений

«Первые шаги в науку»

Исследование коэффициента трения обуви

о различную поверхность

Работу выполнил:

ученик МБОУ «ООШ № 4»

Буторин Глеб,7 класс

Руководитель: учитель физики

Коваленко Инна Сергеевна

Троицк, 2015 год

	Введение
	Научная статья
	Теоретическая часть
	Практическая часть
	Опыт 1. Определение коэффициентов трения и зависимости силы трения от материалов поверхностей.

	Заключение
	Список используемой литературы

Аннотация

Цель научной работы:

Зная коэффициент трения материала подошвы о различную поверхность, можно подобрать оптимальный вариант приобретения обуви. Методы, использованные в работе: анкетирование, физический эксперимент, математический расчет, анализ результатов. Проведя опыт, я сделал вывод, что наибольший коэффициент трения у подошвы, сделанной из полиуретана, затем - резина, каучук, а наименьший коэффициент - у пластика. Из этого следует, что при покупке обуви следует учитывать особенности подошв и погодные условия, в которых вы будете носить обувь.

Введение

Актуальность

В зимнее время, когда на улице гололед, происходит очень много падений и травм.

Поэтому очень важно при покупке обуви учитывать особенности подошв и погодные условия, в которые вы будете носить данную обувь. В этом и заключается актуальность.

Проблема

Цель работы

Исследование трения подошв обуви, изготовленных из разных материалов о различные поверхности и определение наиболее практичных материалов для их изготовления.

Задачи:

1. Изучить теоретические основы сухого трения.

2. Провести анкетирование среди учащихся для выявления наиболее популярных производителей обуви, уровня осведомленности о материале подошвы и влияния материала подошвы на трение при ходьбе.

3. Измерить коэффициент трения скольжения материала обувной подошвы о различную поверхность.

4. Провести анализ полученных результатов измерений и выявить наиболее приемлемые варианты эксплуатации обуви.

Методы исследования

1. Анкетирование.

2. Физический эксперимент.

3. Математический расчет.

4. Анализ результатов.

Объект исследования

Предмет исследования

Гипотеза

II . Научная статья

1.Теоретическая часть

Сопротивление движению возникает при скольжении одного тела по поверхности другого. Если соприкасаются твёрдые поверхности или твёрдые прослойки между телами (плёнки окислов, полимерные покрытия), трение называют сухим.

Трение принимает участие (и притом весьма существенное) там, где мы о нём даже не подозреваем. Но не надо думать, что трение всегда препятствует движению – часто оно ему способствует.

Особенности сил трения:

Возникают при соприкосновении;

Действуют вдоль поверхности;

Всегда направлены против направления движения тела.

Что определяет величину силы 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 лежащей на столе толстой книги, проще вытащить из верхней части, чем из нижней). Прижимающая сила, действующая со стороны соседнего тела на трущуюся поверхность, перпендикулярна ей и называется силой нормального давления.

F тр = µN ; N = F тяж

µ - коэффициент трения – определяется шероховатостью соприкасающихся поверхностей; для более гладких поверхностей он меньше. Например, после удара хоккейной клюшкой скользящая шайба быстрее останавливается на деревянном полу, чем на льду.

2. Практическая часть

№ вопроса	Количество	%, процент от общего числа
	«Юничел»- 5 «Монро» - 8 «Карри» - 7 «Обувь для всех» - 6 Российские производители - 6 Производитель неизвестен - 22

Анкета

Следующим этапом работы было измерение коэффициента трения скольжения обувных подошв при взаимодействии с различными поверхностями.

3. Опыт 1

Опыт проводился в магазинах и в домашних условиях условиях. Опыт заключался в следующем: прикрепленную к динамометру обувь я тянул равномерно вдоль различных поверхностей, снимал показания динамометра в таком положении, а также измерял силу тяжести данной обуви;

Приборы и материалы, используемые в опыте:

3.Динамометр.

Порядок проведения опыта :

Трение о ламинат

Фирма обуви	материал подошвы	материал поверхности	F тяж., Н (средн.значение)	F тр., Н (средн.значение)	коэффициент трения μ

Обувь для всех	полиуретан

Юничел (пластик)

Обувь для всех (полиуретан)

Карри (каучук)

Монро(резина)

Подсчет коэффициента трения при трении обуви о ламинат: µ=

Пластик µ=1,03 Н: 2,6Н=0,39

Полиуретан µ=1,46 Н:2,4Н=0,6

Каучук µ=1,1Н:2,2 Н=0,5

Резина µ=1,4 Н:3,3 Н=0,42

Трение о цемент

Фирма обуви	материал подошвы	материал поверхности	F тяж., Н (средн.значение)	F тр., Н (средн.значение)	коэффициент трения μ

Обувь для всех	полиуретан

Юничел (пластик)

Обувь для всех (полиуретан)

Карри (каучук)

Монро (резина)

Подсчет коэффициента трения при трении обуви о цемент: µ=

Пластик µ=0,46 Н: 2,6Н=0,18

Полиуретан µ=0,7 Н:2,4Н=0,3

Каучук µ=0,6Н:2,2 Н=0,27

Резина µ=0,83Н:3,3 Н=0,25

Трение о ковёр

Фирма обуви	материал подошвы	материал поверхности	F тяж., Н (средн.значение)	F тр., Н (средн.значение)	коэффициент трения μ

Обувь для всех	полиуретан

Юничел (пластик)

Обувь для всех (полиуретан)

Карри (каучук)

Монро(резина)

Подсчет коэффициента трения при трении обуви о ковер: µ=

Пластик µ=1,6 Н: 2,6Н=0,62

Полиуретан µ=2,4 Н:2,4Н=1

Каучук µ=1,76Н:2,2 Н=0,8

Резина µ=2,6Н:3,3 Н=0,78

1. Все опрошенные респонденты знают о влиянии материала подошвы на трение при ходьбе, но большинство из них не интересуется при покупке обув материалом подошвы.

2. Значение коэффициента трения материала подошв популярных фирм - производителей соответствует допустимым значениям.

1. Все опрошенные респонденты знают о влиянии материала подошвы на трение при ходьбе, но большинство из них не интересуется при покупке обуви материалом подошвы.

Наибольшим значением из полиуретана, каучука и резины

Идеального варианта можно предложить обувь на каучуковой и полиуретановой подошве.

III . Заключение

IV . Список литературы:

1. Аксёнова М., Володин В. Энциклопедия «Физика»: «Аванта», 2005.

2. С.В.Громов, Н.А.Родина «Физика»: Москва «Просвещение», 2000.

3. Н.М. Шахмаев, С.Н. Шахмаев, Д.Ш. Шодиев «Физика»: Москва «Просвещение», 1995.

4. А.В. Пёрышкин, Е.М. Гутник «Физика»: Москва «Дрофа», 2003.

5. О.Ф.Кабардин «Физика. Справочник для старшеклассников»; АСТ- ПРЕЕС, Москва, 2005.

Просмотр содержимого документа
«тезисы Сила трения»

Название работы: Исследование коэффициента трения обуви о различную поверхность

Общеобразовательное учреждение: МБОУ «ООШ №4»

Город: г.Троицк

Здравствуйте, уважаемые члены жюри и участники конференции. Разрешите представить работу на тему: «Исследование коэффициента трения о различную поверхность» Актуальность данной темы: В зимнее время, когда на улице гололед, происходит очень много падений и травм. Поэтому очень важно при покупке обуви учитывать особенности подошв и погодные условия, в которые вы будете носить данную обувь. В этом и заключается актуальность.

Проблемой исследования было, то что при покупке обуви мало кто обращает внимание на материал, из которого изготовлена подошва и не учитывает коэффициент трения обуви о различные поверхности.

Цель моей работы: Исследование трения подошв обуви, изготовленных из разных материалов о различные поверхности и определение наиболее практичных материалов для их изготовления.

Задачи:

1. Изучить теоретические основы сухого трения.

3. Измерить коэффициент трения скольжения материала обувной подошвы о различную поверхность.

Методы исследования: Анкетирование, физический эксперимент, математический расчет, анализ результатов.

Объект исследования: Зимняя обувь на резиновой, полиуретановой, каучуковой и пластиковой подошве, которая продается в магазинах нашего города.

Предмет исследования:

Гипотеза, которая была выдвинут:

Природа силы трения - электромагнитная. Это означает, что причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхности. Из-за неровностей поверхности касаются друг друга только в отдельных точках, находящихся на вершинах выступов. Здесь молекулы соприкасающихся тел подходят на расстояния, соизмеримые с расстояниями между молекулами, и сцепляются. Образуется прочная связь, которая разрывается при нажиме на тело. При движении тела связи возникают постоянно и рвутся. Выступающие части поверхностей задевают друг за друга и препятствуют движению тела. Именно поэтому для движения по гладким (полированным) поверхностям требуется прикладывать меньшую силу, чем для движения по шероховатым.

Сила трения, действующая вдоль поверхности соприкосновения твёрдых тел, направлена против скольжения тела.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, куда их поставили. Блюда, стаканы, поставленные на стол, остаются неподвижными без особых забот с нашей стороны, если только дело не происходит на пароходе во время качки.

Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиной с каменную глыбу или малы, как песчинки, никогда не удержится одно на другом. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкой капли.

Что определяет величину силы сухого трения?

Повседневный опыт свидетельствует: чем сильнее прижать поверхности тел друг к другу, тем труднее вызвать их взаимное скольжение и поддерживать его.Прижимающая сила, действующая со стороны соседнего тела на трущуюся поверхность, перпендикулярна ей и называется силой нормального давления.

В 1781 году Шарль Кулон, изучая трение деталей и веревок, которые в то время были существенными частями механизмов, экспериментально становил, что сила трения F ТР прямо пропорционально прижимающей силе N :

F тр = µN ; N = F тяж

Коэффициент пропорциональности µ - коэффициент трения – определяется шероховатостью соприкасающихся поверхностей; для более гладких поверхностей он меньше.

С целью выявления наиболее популярных производителей обуви и уровня осведомленности о свойствах материала подошвы и влияния материала подошвы на трение при ходьбе было проведено анкетирование среди преподавателей и учащихся нашей школы.

В анкетировании приняли участие 54 учащихся и преподавателей. При обработке данных анкетирования выяснилось, что наиболее популярными производителями обуви являются «Монро» (14,8%), «Карри» (13%), «Обувь для всех» (11%), «Юничел» (9,3%). Многие (40,7 % анкетируемых) не знают производителей обуви, т. к. приобретают обувь на рынках, зачастую, кустарного производства. Все анкетируемые (100 %) знают о том, что материал подошвы существенно влияет на трение при ходьбе, но при покупке обуви мало кто интересуется, из какого материала изготовлена подошва (78 %). На вопрос об осведомленности о физических свойствах материала подошвы 90,7% ответили отрицательно.

Цель проводимого опыта состоит в исследовании зависимости силы трения подошвы обуви о различную поверхность от силы давления и материалов поверхностей, определение коэффициентов трения.

Для проведения данного опыта использовал следующие приборы и материалы:

1.Обувь с резиновой подошвой, полиуретановой, пластиковой и каучуковой подошвой.

2.Ковровая, цементная поверхности и ламинат.

3.Динамометр.

Следует учитывать, что если подошва называется каучуковой, то она не состоит на 100% из каучука, она содержит множество других элементов в своем составе, но содержание каучука в ней преобладает. Также и с резиновой, пластиковой и полиуретановой подошвами.

Опыт проводил в следующем порядке:

Измерил силу тяжести, действующую на сапог с резиновой подошвой. Для этого подвесил его к динамометру.

Положил этот сапог с резиновой подошвой на ковровую поверхность и протянул его с равномерной скоростью по ковру приблизительно около метра, сняв показания динамометра в этом положении.

Повторил опыт, подсчитал среднее значение силы трения для получения более точных результатов, вычислил коэффициент трения.

Протянул сапог по цементной, деревянной поверхностям и ламинату и снял показания динамометра.

Повторил опыты и подсчитал среднее значение силы трения для получения более точных результатов, вычислил коэффициент трения.

Полученные данные занес в таблицы.

Таким образом, проведя опыт, я сделал вывод, что наибольший коэффициент трения у подошвы, сделанной из полиуретана, затем каучука и резины, а наименьший коэффициент у пластика. Из этого следует, что при покупке обуви следует учитывать особенности подошв и погодных условий, в которых вы будете носить обувь. В зимнее время лучше покупать обувь с полиуретановой подошвой, так как она имеет наибольший коэффициент трения по различным поверхностям (видно из диаграммы), это поможет избежать падений и травм в зимнее время, когда на улице гололед. Также полиуретан обладает хорошей устойчивостью к различным температурам и прочностью. Не желательно покупать обувь с пластиковой подошвой в зимнее время.

Спасибо за внимание!

«Сила трения 1»

Работу выполнил:

Ученик МБОУ «ООШ №4»

Буторин Глеб, 7 класс

Руководитель: учитель физики

Коваленко Инна Сергеевна

Цель работы:

3. Измерить коэффициент трения скольжения материала обувной подошвы о различную поверхность.

1. Анкетирование.

2. Физический эксперимент.

3. Математический расчёт.

4. Анализ результатов.

Трение

Шарль Кулон

День рождения : 14.06 . 1736 года

Дата смерти: 28.08 . 1806 года

F = µN,

где N = mg

µ- коэффициент пропорциональности

или коэффициент трения

Номер вопроса

Количество

%, процент от общего числа

«Юничел»- 5

«Монро» - 8

«Обувь для всех» - 7

«Карри» - 6

Российские производители - 6

Производитель неизвестен - 22

1. Обувь каких производителей вы носите?

2. Знаете ли вы, что материал подошвы существенно влияет на трение при ходьбе?

3. При покупке обуви интересуетесь ли вы, из какого материала изготовлена подошва обуви?

4. Знаете ли вы о физических свойствах и характеристиках различных материалов для изготовления подошв?

С помощью полученных результатов подсчитал коэффициенты трения различной обуви о разную поверхность.

F = µN,

где N = mg

µ- коэффициент пропорциональности

или коэффициент трения

Трение о ламинат

Фирма обуви

материал подошвы

Обувь для всех

материал поверхности

(средн.значение)

полиуретан

F тр., Н (средн.значение)

коэффициент трения μ

Подсчёт среднего значения силы трения о ламинат

Юничел (пластик)

Обувь для всех (полиуретан)

Монро(резина)

Юничел (пластик) μ

Обувь для всех (полиуретан)

Карри (каучук)

Монро (резина) μ

Трение о цемент

Фирма обуви

материал подошвы

материал поверхности

Обувь для всех

(средн.значение)

полиуретан

F тр., Н (средн.значение)

коэффициент трения μ

Юничел (пластик)

Обувь для всех

(полиуретан)

Карри (каучук)

Монро (резина)

Юничел (пластик)

Обувь для всех (полиуретан)

Карри (каучук)

Монро (резина)

Трение о ковёр

Фирма обуви

материал подошвы

Обувь для всех

материал поверхности

полиуретан

F тр., Н (средн.значение)

коэффициент трения μ

2. Материал подошвы существенно влияет на значение коэффициента трения. Наибольшим значением коэффициента трения скольжения обладает подошва, изготовленная из полиуретана , каучука и резины , а наименьшим - из пластика.

3. Зная коэффициент трения материала подошвы о различную поверхность, можно подобрать оптимальный вариант приобретения обуви. В качестве

Цель достигнута.

Спасибо за внимание!

И не падайте!

Просмотр содержимого презентации
«Сила трения»

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ «ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ОБУВИ О РАЗЛИЧНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ»

Работу выполнил:

Ученик МБОУ «ООШ №4»

Буторин Глеб, 7 класс

Руководитель: учитель физики

Коваленко Инна Сергеевна

Актуальность

В зимнее время происходят очень много падений и травм, когда на улице гололёд.

Поэтому очень важно при покупке обуви учитывать особенности подошв и погодные условия, в которых вы будете носить данную обувь.

Проблема

Гипотеза

Цель работы:

Задачи:

1 . Изучить теоретические основы сухого трения.

2. Провести анкетирование среди учащихся для выявления наиболее популярных производителей обуви и уровня осведомлённости о материале подошвы и влияния материала подошвы на трение при ходьбе.

3. Измерить коэффициент трения скольжения материала обувной подошвы о различную поверхность.

4.Провести анализ полученных результатов измерений и выявить наиболее приемлемые варианты эксплуатации обуви.

Объект исследования

Предмет исследования

Методы исследования

1. Анкетирование.

2. Физический эксперимент.

3. Математический расчёт.

4. Анализ результатов.

ПО СТРАНИЦАМ ИСТОРИИ

Шарль Кулон провёл цикл опытов, в которых изучил важнейшие особенности явления трения.

Учёный на базе своих экспериментов уточнил законы трения, впервые сформулированные Амонтоном, установил и рассмотрел наличие межмолекулярной составляющей силы трения (хотя главным фактором считал зацепление неровностей). Также Кулоном была установлена зависимость силы трения покоя от продолжительности предварительного контакта тел.

За лучшее решение задач о трении в 1781 году ученый получил премию в 2 000 ливров от Французской академии наук.

День рождения : 14.06 . 1736 года

Дата смерти: 28.08 . 1806 года

Теоретическая часть

Трение - процесс взаимодействия твёрдых тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде.

Возникновение силы трения

Результаты анкетирования (54 опрошенных)

Номер вопроса

Количество

«Юничел»- 5

%, процент от общего числа

«Монро» - 8

«Обувь для всех» - 7

«Карри» - 6

Российские производители - 6

Производитель неизвестен - 22

1. Обувь каких производителей вы носите?

2. Знаете ли вы, что материал подошвы существенно влияет на трение при ходьбе?

3. При покупке обуви интересуетесь ли вы, из какого материала изготовлена подошва обуви?

4. Знаете ли вы о физических свойствах и характеристиках различных материалов для изготовления подошв?

Мои исследования

Опыт заключался в следующем: прикреплённую к динамометру обувь я тянул равномерно вдоль различных поверхностей, снимал показания динамометра в таком положении.

Мои исследования

А также измерял силу тяжести данной обуви. подвесив её к динамометру.

С помощью полученных результатов подсчитал коэффициенты трения различной обуви о разную поверхность.

ФОРМУЛА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИ Я

F = µN,

где N = mg

µ- коэффициент пропорциональности

или коэффициент трения

Трение о ламинат

Фирма обуви

материал подошвы

Обувь для всех

материал поверхности

полиуретан

Fтр., Н (средн.значение)

(средн.значение)

коэффициент трения μ

Подсчёт среднего значения силы трения о ламинат

Юничел (пластик)

Обувь для всех (полиуретан)

Монро(резина)

Подсчёт коэффициента трения при трении обуви о ламинат

Юничел (пластик) μ

Обувь для всех (полиуретан)

Карри (каучук)

Монро (резина) μ

Диаграмма «Коэффициент трения о ламинат»

Трение о цемент

Фирма обуви

материал подошвы

материал поверхности

Обувь для всех

полиуретан

Fтр., Н (средн.значение)

(средн.значение)

коэффициент трения μ

Подсчёт среднего значения силы трения о цемент

Юничел(пластик)

Обувь для всех

(полиуретан)

Карри (каучук)

Монро (резина)

Подсчёт коэффициента трения при трении обуви о цемент

Юничел (пластик)

Обувь для всех (полиуретан)

Карри (каучук)

Монро (резина)

Диаграмма «Коэффициент трения о цемент»

Трение о ковёр

Фирма обуви

материал подошвы

Обувь для всех

материал поверхности

полиуретан

Fтр., Н (средн.значение)

коэффициент трения μ

Диаграмма «Коэффициент трения о ковёр»

Диаграмма зависимости коэффициента трения скольжения материала подошвы от вида поверхности

1 . Все опрошенные знают о влиянии материала подошвы на трение при ходьбе, но большинство из них не интересуются при покупке обуви материалом подошвы.

3. Зная коэффициент трения материала подошвы о различную поверхность, можно подобрать оптимальный вариант приобретения обуви. В качестве идеального варианта можно предложить обувь на каучуковой и полиуретановой подошве.

Цель достигнута.

Спасибо за внимание!

И не падайте!

Актуальность: Работа предназначена для формирования мировоззрения о реальной действительности. Ответы на многие важные вопросы, связанные с движением тел, дают законы трения. Актуальность темы в том, что она связывает теорию с практикой, раскрывает возможность объяснения природы, применение и использование изученного материала. Данная работа позволяет развивать творческое мышление, умение приобретать знания из различных источников, анализировать факты, проводит эксперименты, делать обобщения, высказывать собственные суждения, задумываться над загадками природы и искать тропинку к истине.

Проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления; выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения; проделать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей.Задачи:

Коси, коса, пока роса, роса долой – и ты домой. Не подмажешь, не поедешь. Пошло дело, как по маслу. Без мыла в душу влезет. Кататься, как сыр в масле. От того телега запела, что давно дёгтя не ела.Пословицы объясняются существованием трения и использованием смазки для его уменьшения.

Тихая вода подмывает берега.Между отдельными слоями воды, текущей в реке, действует трение, которое называется внутренним. В связи с этим, скорость течения воды на разных участках поперечного сечения русла реки неодинакова: самая большая - в середине русла, самая маленькая - у берегов. Сила трения не только тормозит воду, но и действует на берег, вырывая частицы грунта и, тем самым, подмывая его.

3. История изучения трения Леонардо да Винчи Эйлер Леонард Амонт Кулон Шарль Огюстен де

Год Имя ученого ЗАВИСИМОСТЬ модуля силы трения скольжения от площади соприкасающихся тел от материала от нагрузки от относительной скорости движения трущихся поверхностей от степени шероховатости поверхностей 1500 Леонардо да Винчи Нет Да НетДа 1699Амонтон Нет Да Нет 1748 Леонард Эйлер Нет Да 1779Кулон Да 1883Н.П.Петров НетДа

Вывод: Сила трения скольжения зависит от нагрузки, чем больше нагрузка, тем больше сила трения. Результаты экспериментов: 1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки. m (г) F тp (Н)0,50,81,0

Когда завязываем пояс Без трения все нитки выскальзывали бы из ткани. Без трения все узлы бы развязались. Без трения нельзя бы было ступить и шагу, да и, вообще, стоять. Трение принимает участие там, где мы о нем даже и не подозреваем Заключение Когда шьем Когда ходим

Мы выяснили,что человек издавна использует знания о явлении трения,полученные опытным путем. Нами была создана серия экспериментов, помогающих понять и объяснить некоторые трудные наблюдения. Сила трения возникает между соприкасающимися поверхностями. Сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей. Сила трения не зависит от площади трущихся поверхностей. Сила трения уменьшается при замене трения скольжения трением качения, при смазывании трущихся поверхностей. Выводы по результатам работы: