Сила тертя цікаві досліди. Підрахунок середнього значення сили тертя про ламінат

КАЧЕННЯ І КОВЗЕННЯ

Постав книгу похило і поклади на неї олівець. Сповзе чи не сповзе?
Це від того, як покласти. Якщо покласти вздовж ухилу, олівець навіть за великого нахилу сповзати не буде. А якщо впоперек?
Ого як покотився! Особливо якщо він круглий, а чи не шестигранний.

Ти можеш сказати: подумаєш, теж мені науковий досвід! Що ж у ньому цікавого?
А цікаво в цьому досвіді те, що коли олівець котиться, тертя виявляється набагато менше, ніж коли він повзе. Катити легше, ніж волочити. Або, як кажуть фізики, тертя кочення менше, ніж тертя ковзання.

Саме тому люди винайшли колеса. У давнину коліс не знали і навіть влітку вантажі возили на санях. На стіні одного стародавнього храму в Єгипті висічено картину: величезну кам'яну статую везуть землею на санях.

Ковзанки, а потім і колеса з'явилися вже кілька тисяч років тому, тертя ковзання було замінено на вигідніше тертя кочення.

Сучасна техніка зробила наступний важливий крок: з'явилися підшипники, які бувають ковзними, кульковими та роликовими.

Щоб товсту книгу пересунути по столу одним пальцем, треба докласти певного зусилля.

А якщо під книгу підкласти два круглі олівці, які будуть у цьому випадку роликовими підшипниками, книга легко пересунеться від слабкого поштовху мізинцем.

Так як тертя кочення значно менше тертя ковзання, в техніці підшипники, що ковзають, намагаються замінити кульковими або роликовими. Навіть у звичайному дорослому велосипеді кулькові підшипники є у втулках коліс, у рульовій колонці, на осі шатунів, на осях педалей.
Автомобілі, мотоцикли, трактори, залізничні вагони всі ці машини котяться на кулькових і роликових підшипниках.

ТРАННЯ СПОКУЮ

Покладіть на книгу шестигранний олівець паралельно до її корінця. Повільно піднімайте верхній край книги, доки олівець не почне ковзати вниз. Ледве зменшіть нахил книги і закріпіть її в такому положенні, підклавши під неї щось.

Тепер олівець, якщо його знову покласти на книгу, не з'їжджатиме. Його утримує дома сила тертя — сила тертя спокою. Але варто цю силу трохи послабити — а для цього достатньо клацнути пальцем по книзі,— і олівець поповзе вниз, доки не впаде на стіл. Той же досвід можна зробити, наприклад, з пеналом, сірниковою коробкою, гумкою і т.п.

Сила тертя руху (за інших однакових умов) зазвичай менше сили тертя спокою. В даному випадку вона виявилася не в змозі втримати олівець на похилій площині.
До речі, подумайте, чому цвях легше витягти з дошки, якщо обертати його навколо осі?

АКРОБАТ ІДЕ КОЛІСОЮ

Перш ніж закінчити розмову про тертя, зробимо ще одну кумедну іграшку.
Зі щільного паперу виріж фігурку акробата. Насади її на перо, вставлене на гострий округлий олівець. Вдень тепер олівець з акробатом навскіс у кільце ножиць. Тримаючи ножиці горизонтально, води їх обережно по колу.

Ах, як пішов колесом наш акробат!
Адже він бере участь у двох рухах відразу. По-перше, кінець ручки з одягненим на перо акробатом описує великі кола. А по-друге, ручка не ковзає по кільцю ножиць, а обкатується по ньому. І ручка разом із акробатом крутиться навколо своєї осі. Від з'єднання цих двох рухів і виходять такі чудові колеса. Живому акробату навряд чи вдасться їх повторити!

Ти спитаєш, де ж тут тертя?
Та в кільці ножиць. Якби його не було, ручка відразу провалилася вниз, вона б не втрималася навіть у похилому положенні. І ще: якби між кільцем і ручкою не було тертя, ручка не обкотювалася б по кільцю і акробат не перекидався б так красиво.

ГАЛЬМО В ЯЙЦІ

Досвід 1

Підвісьте сире яйце на тонкому шнурку. Щоб шнурок не зісковзував з вертикального яйця, використовуйте лейкопластир, наклеївши його маленькі шматочки на ті місця, де знаходиться шнурок.

Поруч підвісьте яйце, зварене круто. Закрутіть кожен шнурок із яйцем в один бік на однакову кількість обертів. Коли шнурки будуть закручені, одночасно відпустіть яйця. Ви побачите, що зварене яйце поводиться інакше, ніж сире: воно обертається значно швидше.

У сирому яйці його білок і жовток намагаються зберегти нерухомий стан (у цьому проявляється їхня інерція) і своїм тертям про шкаралупу гальмують її обертання.

У вареному ж яйці білок і жовток вже не рідкі речовини і представляють разом зі шкаралупою одне ціле, тому гальмування не відбувається і яйце обертається швидше.

Цей досвід можна виконати і без підвішування яєць: достатньо закрутити їх пальцями на великій тарілці.

Досвід 2

Ще цікавіше зробити такий досвід.
Візьміть дві однакові каструльки із двома вушками (можна й іграшкові). З'єднайте вушка мотузкою або тонким проводом, а до середини прив'яжіть ще одну мотузку, щоб каструля була в рівновазі. Підвісьте обидві каструлі на цих мотузках і налийте в одну з них води, а в іншу стільки ж за обсягом крупи. Тепер закрутіть мотузки на однакову кількість обертів та відпустіть. Результат буде аналогічний до досвіду з яйцями.

Коли каструльки розкрутилися, спробуйте швидко їх зупинити, а потім знову відпустити. Виявиться, що каструлька з водою продовжує обертатися. Ну як, чи зможете пояснити це явище?

Джерела: Ф. Рабіза "Досліди без приладів"; "Кумедна фізика" Л. Гальперштейн

1. Введення

Мета цієї роботи- Вивчити питання, пов'язані з виникненням тертя. Ця тема, здавалося б, давно відома, залишається як і раніше актуальноюОскільки питання про силу тертя повністю не вирішене ні фізиками, ні математиками, тоді як тертя - одна з найважливіших проблем, наприклад, для машинобудування. Завданняроботи – провести експерименти, дозволяють досліджувати чого залежить сила тертя. Таким чином, об'єктом дослідженняє тертя.

Гіпотеза : світ без тертя був би не пізнаваний і жахливий. Не було б розвитку цивілізації, адже наші пращури за допомогою нього добуваливогонь. Технічний прогрес за відсутності колеса мав стати якимсь іншим.Крім того, можливо, що тертя – одне з джерел внутрішнього тепла Землі.

Практична значимістьроботи полягає в тому, що вона присвячена теорії тертя, яка досі не є завершеною. Але для того, щоб залучити нових майбутніх дослідників, їх потрібно зацікавити проблемою. А для цього можна використати матеріал даної роботи.

Новизною в роботі буде гіпотезапро зменшення молекулярного тертя під великими гірськими масивами через великий тиск. А це має призводити до збільшення їхньої рухливості. Тобто підвищувати можливість землетрусів.

2. Основні питання теорії тертя

2.1. Світ без тертя

Давайте спочатку трохи пофантазуємо і уявімо, що було б, якби тертя зникло? Автомобіль, що рухається, не зможе зупинитися, а нерухомий рушити з місця. Пішоходи впадуть на асфальт та не зможуть піднятися. Крім того, де підлога нижче. вони несподівано виявляться голими, тому що нитки у тканинах утримуються тертям. Всі меблі в кімнаті зісковзне в один кут. Тарілки та склянки також зісковзуватимуть зі столу. Цвяхи та шурупи вискочать зі стін. Жодну річ не можна буде утримати в руках. Взяти та перевернути сторінку книги теж стане проблемою.

Цікаво придумано та розказано про миттєве сильне зменшення тертя у книзі для дітей «Острів недосвідчених фізиків». «Всі частини автомобіля, засновані на використанні тертя - гальма, зчеплення, приводний ремінь, - перестали працювати, а ті частини, для яких тертя було на заваді стали рухатися ще швидше. Тому двигун продовжував працювати і навіть збільшив кількість обертів – тертя в циліндрах та підшипниках вже не гальмувало його…». Але автомобіль не міг рухатися, тому що зникло тертя між шинами та асфальтом. Таким чином, колеса крутилися, а машина стояла на місці. Опис такого ж світу дано у вірші:

Ось що пише відомий швейцарський фізик, лауреат Нобелівської премії Шарль Гійом: «Уявімо, що тертя може бути усунене зовсім. Тоді ніякі тіла, будь вони завбільшки з кам'яну брилу або малі, як піщинка, ніколи не втримається одне на іншому: все ковзатиме і котитиметься, поки не виявиться на одному рівні. Якби не було тертя, Земля уявляла б кулю без нерівностей, подібно до рідкої».

2.2. Дві причини виникнення тертя

Два найголовніші винаходи – колесо (рис.1) та добування вогню (рис.2) – пов'язані саме з прагненням зменшити або збільшити ефект тертя.

Тертя - наслідок багатьох причин. Головні з них – дві. По-перше, зазубрини однієї поверхні чіпляються через шорсткість іншої. Це так зване геометричне тертя (Рис.3). По-друге, молекулярне тертя коли поверхні обох тіл досить гладкі. У цьому випадку починає позначатися тяжіння між їх молекулами (рис.4). Наука, що вивчає тертя називається трибологією (від грецьк. "Трібос" - тертя). Тертя - механічний опір руху, що виникає в місці торкання двох притиснутих один до одного тіл при їх переміщенні одного щодо іншого.Сила опору F, Спрямована протилежно переміщенню тіла, називається силою тертя. Закони сухого тертя сформулював у 1781 році Ш. О. Кулон (1736 – 1806). Вони були визначені досвідченим шляхом. Але ще задовго до цього серед незліченних наукових і творчих досягнень Леонардо да Вінчі було і формулювання законів тертя. Амонтон і Кулон запровадили поняття коефіцієнта тертяяк відношення сили тертя до навантаження. Цей коефіцієнт визначає силу тертя будь-якої пари контактуючих матеріалів. Позначається грецькою літерою μ [Мю]. Досі формула:

F тр =µР,

де Р - сила притискання або вага тіла, a F тр - сила тертяє головною формулою. Її варіант:

F тр =μN ,

де N – сила реакції опори. . N =Р.Креслення, на яких зображені всі сили, що діють брусок, див. на рис. 5.

Коефіцієнт тертя залежить не тільки від того, які матеріали контактують, але і від того, наскільки гладко оброблені поверхні, що контактують. Більш точно формулу можна записати з огляду на молекулярне тертя:

F = μ (N + S p 0 ),

де р 0 - Додатковий тиск , Викликане силами молекулярного тяжіння.

2.3. Види тертя

Існує тертя спокою, ковзання та кочення. З'ясувалося, що зазвичай сила тертя ковзання при повільномурусі менше сили тертя спокою (тобто страгування з місця). Кулон вивчавсаме силу тертя при повільному русітіл і встановив, що ця сила не залежить відвеличини швидкості, лише від напрямку руху.Найменшим є тертя кочення. Тому при переміщенні важких предметів (кораблі по суші, кам'яні блоки для будівництва) люди підкладали під них ковзанки (звичайні колоди). Круглий предмет (наприклад, бочку) легше котити, ніж волочити. На цьому ж ґрунтується застосування в техніці підшипників: кулькових та роликових (рис. 6).

Інший приклад із практики, про відмінності у застосуванні видів тертя: якщо автомобіль гальмує ковзанням (юзом), то гальмівний шлях довший, ніж при гальмуванні коченням, коли колесо обертається і своєю поверхнею добре чіпляється за дорожнє покриття. Це має пам'ятати і водій, і пішоходи, що переходять вулицю!

3. Сучасна картина тертя

Як образно висловився один із засновників науки про тертя, Ф. Боуден, «накладення двох твердих тіл одного на інше подібно до накладання перевернених швейцарських Альп на австрійські Альпи – площа контакту виявляється дуже малою» (рис.7). Фотографії різних поверхонь, отримані мікроскопами, підтверджують порівняння з горами (рис. 8,9). При спробі руху гострокінцеві «гірські піки» чіпляються один за одного і змінюють свої вершини. При спробі зсуву в горизонтальному напрямку один пік починає прогинати інший, тобто спочатку спробує згладити дорогу (рис. 10 а), а потім уже ковзати по ній (рис. 10 б). Якщо тягнути тіло динамометром із постійною швидкістю, товиявиться, що саме тіло у своїй рухається ривками. Двидіння виявляється коливальним: залипання та ковзання по черзі змінюють одне одного.

4. Вібраційне згладжування

Іноді буває важливим виключити рух ривками. Наприклад, робот-зварювальник повинен плавно вести зварювальний апарат уздовж зварювального шва. Якщо він смикатиметься, то в одному місці буде перегрів і пластини, що зварюються, викривляться, а в іншому - зварювання не відбудеться зовсім, тому що апарат занадто швидко проскочить вперед. Одним із шляхів боротьби з цими ривками може бути вібраційне згладжування. Під дією швидких вібрацій сухе тертя починає нагадувати рідке, так як частинки через трясіння гірше торкаються один одного і сипкий матеріал з твердих частинок починає поводитися як рідкий. І, зокрема, може легко переміщатися. І тут також можуть бути негативні приклади. Перетинаючи Ладозьке озеро осінніми бурхливими днями, деякі кораблі, що перевозили зерно, починали сильно розгойдуватися з борту на борт і перекидалися. З'ясувалося, що проектувальники вважали, ніби зерно у трюмі лежатиме нерухомо за рахунок сухого тертя, що зчепить окремі зерна між собою. Але вібрації робили сипкий матеріал подібним до рідкого. Зерно починало поводитися як рідина, навалюючись під час перевезення на похилий борт корабля, викликаючи його перекидання. Як тільки ефект був зрозумілий, трюми поділили на відсіки, як у кораблях, що перевозять справжні рідини.

5. Рідке тертя

При русі твердого тіла в рідині або газі на нього діє сила опору середовища, яке можна вважати особливим видом сили тертя. Ця сила спрямована проти руху тіла та гальмує його. Головна особливість сили опору полягає в тому, що вона виникає лише при русі тіла. Вона залежить від його швидкості тіла, а також від форми та розмірів. Тому, наприклад, автомобілям надають обтічну форму, особливо гоночним. Крім того, сила опору залежить від стану поверхні тіла і в'язкості середовища, в якому воно рухається. У рідинах та газах сили тертя спокою немає.

Рідке тертя набагато менше сухого, оскільки молекули рідини можуть легко переміщатися щодо один одного. Тому для зменшення тертя успішно застосовують мастило.

5.1. Зношування. Змащення

В результаті тертя деталі механізмів стираються та поверхні руйнуються. Одним із методів боротьби зі зносом є мастило.При цьому обидві поверхні покриваються захисними плівками з молекул мастила.Коефіцієнт тертя знижується. Це відбувається тому, що молекули рідини притягуються одна до одної слабкіше, порівняно з молекулами твердого тіла. Отже, за наявності мастила між поверхнями, що труться, вони легко ковзають відносно один одного.В даний час розробляютьсяпрепарати, що дозволяють у процесі експлуатації, не виробляючи повного розбирання вузлів та агрегатів, частково відновлювати зношеніповерхні тертя з одночасним підвищенням їхньої зносостійкості.

5.2. Аквапланування

Аквапланування має такий вигляд: на мокрій дорозі шина ковзає по воді, як глісер, тобто контакт колеса з дорогою зникає. Автомобіль втрачає керованість. Дослідження виявили, що зі зростанням швидкості перед колесом з'являється водяний валик, а знизу з'являється водяний клин. Зі зростанням швидкості ефект наростає. При цьому машина рухається не асфальтом, а як би «пливе» по воді (рис. 11).

Крім вивчення теоретичного матеріалу автори роботи провели ряд експериментів, що дозволяють самостійно визначати F тр і залежність коефіцієнта тертя від тих чи інших фізичних величин чи умов. Результати див. у програмі.

Порівняння сили тертя спокою, ковзання та кочення (табл.1). Фото.1,2.

Вивчення залежності сили тертя від площі контакту. Для цього брусок у другому досвіді поклали з іншого боку (табл.2). Фото. 3.

Залежність сили тертя від навантаження (ваги бруска та вантажів) чи інакше від сили реакції опори N (табл. 3).

Залежність від роду речовини та умов обробки двох поверхонь (табл. 4-7).

Сіда тертя F тр (або коефіцієнт тертя  ) практично не залежить від швидкості при малих відносних швидкостях руху поверхонь, що стикаються. Але згідно з вивченими теоретичними матеріалами зі зростанням швидкості сила тертя трохи зменшується.

Загальні висновки:

Сила тертя F тр практично не залежить від площі контакту та від швидкості (при малих швидкостях).

Сила тертя F тр залежить від навантаження (N = Р), від роду речовини та умов обробки поверхонь. Зазвичай значення коефіцієнтів тертя лежать у межах від 0,1 до 1,05 (0,1 1,05).

Значення сили тертя як зменшення: тертя спокою, ковзання, кочення. F тр спокою  F тр ск.  F тр кач.

7. Регіональний компонент

У вересні 2002 року в Північній Осетії зійшов льодовик Колка. Льодово-брудо-кам'яний потік просунувся майже на 20 км по долині річки Геналдон зі швидкістю близько 150-200 км/год, зруйнувавши будівлі, бази відпочинку, лінії електропередач. Основні припущення про причини цієї катастрофи полягають у тому, що стався раптовий рух, обумовлений комплексом причин сейсмічного, вулканічного та метеорологічного характеру. Даний льодовик відноситься до категорії пульсуючих. На момент катастрофи він ще не дозрів для падіння. Це підтверджувалося даними зйомок із космосу. Таким чином, сили тертя спокою утримували всю масу льодовика, але внаслідок зовнішнього впливу типу удару або вибуху на всю масу снігу стався процес, аналогічний вібраційному згладжуванню. Схема процесу: удар, частки піднялися вгору, навантаження Р зменшилася і, отже, тертя теж поменшало.

Під час руху одних тіл поверхнею інших виникає тертя. Це відбувається, коли шорсткості однієї поверхні чіпляються через шорсткість іншої або коли гладкі поверхні починають прилипати один до одного за рахунок міжмолекулярного тяжіння. Але, як відомо, між молекулами існує як взаємне тяжіння. Якщо молекули виявляться надто близько одна до одної, то вони будуть відштовхуватися. Гіпотеза полягає в наступному: дуже важкі літосферні плити з материками та гірськими системами чинять на нижчі шари настільки величезний тиск, що починає позначатися відштовхування молекул. Це призводить до додаткової рухливості навантажених областей плити порівняно з менш навантаженими і, отже, менш рухливими околицями. Результатом це буде неможливість руху всього комплексу як єдиного цілого. У такому випадку з'являться додаткові навантаження окремих областей, що може призводити до землетрусів, що знімають механічні напруги, що виникають.

9. Висновок

Тільки США над цією темою нині працюють 1000 дослідників, а світової науці публікується понад 700 статей щорічно. Але як дотепно зауважив відомий фізик Р. Фейнман - всі наші виміри для визначення коефіцієнтів тертя фактично розглядають випадки тертя "бруд по бруду". Мікроскопи різних конструкцій свідчать про складність проблеми. На рис.11 представлений атомно-силовий мікроскоп. Навіть для нього існує проблема, яка полягає в тому, що на повітрі поверхня зразка покривається парами води завтовшки до 20-30 молекул. Таким чином, дана тема дозволяє працювати над нею ще багато років багатьом дослідникам. І авторам цієї роботи також вдалося не лише провести стандартні експерименти та переконатися в точності вже відомих відомостей про силу тертя, а й висловити свою наукову гіпотезу про роль молекулярного тертя.

10. Література

Агаян У. Дазен Н. Що станеться, якщо зникне тертя?// Квант. №5. 1990.

Домбровський К. І. Острів недосвідчених фізиків. - М.: Дитяча література, 1973.

Первозванський А.А. Тертя - сила знайома, але таємнича.// Соросовський Освітній Журнал. №2.1998.

Перишкін А.В. Фізика - 7. - М.: Дрофа, 2008.

Матвєєв А. Трибоніка чи крапля мастила.// Юний технік, №1.1987.

Кравчук О.С. Тертя. "Сучасне природознавство", т.З.М.: Магістр -Прес. 2000.

7. Солодушко О.Д. Експеримент щодо сили тертя.//Физика у шкільництві. №5.2001

22.04.2016 09:30

Назва роботи:

МБОУ «ЗОШ №4»

Місто:м.Троїцьк

Актуальність цієї теми:

Мета моєї роботи:

Завдання:

Методи дослідження:

Об'єкт дослідження:

Предмет дослідження:

Природа сили тертя – електромагнітна. Це означає, що причиною виникнення є сили взаємодії між частинками, з яких складається речовина. Другою причиною виникнення сили т

«Проект Сила тертя»

Управління освіти адміністрації міста Троїцька

Міська науково-дослідна конференція

учнів 5-8 класів муніципальних освітніх установ

«Перші кроки до науки»

Дослідження коефіцієнта тертя взуття

про різну поверхню

Роботу виконав:

учень МБОУ «ЗОШ №4»

Буторін Гліб, 7 клас

Керівник: учитель фізики

Коваленко Інна Сергіївна

Троїцьк, 2015 рік

	Вступ
	Наукова стаття
	Теоретична частина
	Практична частина
	Досвід 1. Визначення коефіцієнтів тертя та залежності сили тертя від матеріалів поверхонь.

	Висновок
	Список використаної літератури

Анотація

Ціль наукової роботи:

Знаючи коефіцієнт тертя матеріалу підошви про різну поверхню, можна підібрати оптимальний варіант придбання взуття. Методи, використані у роботі: анкетування, фізичний експеримент, математичний розрахунок, аналіз результатів. Провівши досвід, я зробив висновок, що найбільший коефіцієнт тертя у підошви, зробленої з поліуретану, потім – гума, каучук, а найменший коефіцієнт – у пластику. З цього випливає, що при покупці взуття слід враховувати особливості підошв та погодні умови, в яких ви носитимете взуття.

Вступ

Актуальність

У зимовий час, коли на вулиці ожеледиця, відбувається дуже багато падінь та травм.

Тому дуже важливо при покупці взуття враховувати особливості підошв та погодні умови, в які ви носитимете це взуття. У цьому полягає актуальність.

Проблема

Мета роботи

Дослідження тертя підошв взуття, виготовлених із різних матеріалів про різні поверхні та визначення найбільш практичних матеріалів для їх виготовлення.

Завдання:

1. Вивчити теоретичні засади сухого тертя.

2. Провести анкетування серед учнів для виявлення найбільш популярних виробників взуття, рівня поінформованості про матеріал підошви та впливу матеріалу підошви на тертя під час ходьби.

3. Виміряти коефіцієнт тертя ковзання матеріалу взуттєвої підошви про різну поверхню.

4. Провести аналіз отриманих результатів вимірювань та виявити найбільш прийнятні варіанти експлуатації взуття.

Методи дослідження

1. Анкетування.

2. Фізичний експеримент.

3. Математичний розрахунок.

4. Аналіз результатів.

Об'єкт дослідження

Предмет дослідження

Гіпотеза

II . Наукова стаття

1.Теоретична частина

Опір руху виникає при ковзанні одного тіла поверхнею іншого. Якщо торкаються тверді поверхні або тверді прошарки між тілами (плівки оксидів, полімерні покриття), тертя називають сухим.

Тертя бере участь (і до того ж дуже істотне) там, де ми про нього навіть не підозрюємо. Але не треба думати, що тертя завжди перешкоджає руху часто воно йому сприяє.

Особливості сил тертя:

Виникають при зіткненні;

Діють уздовж поверхні;

Завжди спрямовані проти спрямування руху тіла.

Що визначає величину сили сухого тертя? Повсякденний досвід свідчить: чим сильніше притиснути поверхні тіл один до одного, тим важче викликати їх взаємне ковзання і підтримувати його (наприклад, аркуш паперу, вкладений між сторінками товстої книги, що лежить на столі, простіше витягнути з верхньої частини, ніж з нижньої). Притискаюча сила, що діє з боку сусіднього тіла на поверхню, що труться, перпендикулярна їй і називається силою нормального тиску.

F тр = µN; N = F тяж

µ - коефіцієнт тертя - визначається шорсткістю дотичних поверхонь; для більш гладких поверхонь він менший. Наприклад, після удару хокейною ключкою ковзна шайба швидше зупиняється на дерев'яній підлозі, ніж на льоду.

2. Практична частина

№ питання	Кількість	%, відсоток від загальної кількості
	«Юнічел»- 5 «Монро» - 8 «Каррі» - 7 «Взуття для всіх» - 6 Російські виробники - 6 Виробник невідомий - 22

Анкета

Наступним етапом роботи було вимірювання коефіцієнта тертя ковзання підошв взуттєвих при взаємодії з різними поверхнями.

3. Досвід 1

Досвід проводився в магазинах та в домашніх умовах. Досвід полягав у наступному: прикріплене до динамометра взуття я тягнув рівномірно вздовж різних поверхонь, знімав показання динамометра в такому положенні, а також вимірював силу важкості даного взуття;

Прилади та матеріали, що використовуються у досвіді:

3. Динамометр.

Порядок проведення досвіду:

Тертя про ламінат

Фірма взуття	матеріал підошви	матеріал поверхні	F тяж., Н (Середн. Значення)	F тр., Н (середн.значення)	коефіцієнт тертя μ

Взуття для всіх	поліуретан

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро(гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя при терті взуття ламінат: µ=

Пластик µ=1,03 Н: 2,6Н=0,39

Поліуретан µ=1,46 Н:2,4Н=0,6

Каучук µ=1,1Н:2,2 Н=0,5

Гума µ=1,4 Н:3,3 Н=0,42

Тертя про цемент

Фірма взуття	матеріал підошви	матеріал поверхні	F тяж., Н (Середн. Значення)	F тр., Н (середн.значення)	коефіцієнт тертя μ

Взуття для всіх	поліуретан

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя при терті взуття про цемент: µ=

Пластик µ=0,46 Н: 2,6Н=0,18

Поліуретан µ=0,7 Н:2,4Н=0,3

Каучук µ=0,6Н:2,2 Н=0,27

Гума µ=0,83Н:3,3 Н=0,25

Тертя про килим

Фірма взуття	матеріал підошви	матеріал поверхні	F тяж., Н (Середн. Значення)	F тр., Н (середн.значення)	коефіцієнт тертя μ

Взуття для всіх	поліуретан

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро(гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя при терті взуття про килим: µ=

Пластик µ=1,6 Н: 2,6Н=0,62

Поліуретан µ=2,4 Н:2,4Н=1

Каучук µ=1,76Н:2,2 Н=0,8

Гума µ=2,6Н:3,3 Н=0,78

1. Всі опитані респонденти знають про вплив матеріалу підошви на тертя під час ходьби, але більшість із них не цікавиться при купівлі взуттів матеріалом підошви.

2. Значення коефіцієнта тертя матеріалу підошв популярних фірм - виробників відповідає допустимим значенням.

1. Всі опитані респонденти знають про вплив матеріалу підошви на тертя під час ходьби, але більшість із них не цікавиться при покупці взуття матеріалом підошви.

Найбільшим значенням з поліуретану, каучуку та гуми

Ідеального варіанту можна запропонувати взуття на каучуковій та поліуретановій підошві.

III . Висновок

IV . Список літератури:

1. Аксьонова М., Володін В. Енциклопедія "Фізика": "Аванта", 2005.

2. С.В.Громов, Н.А.Батьківщина «Фізика»: Москва «Освіта», 2000.

3. Н.М. Шахмаєв, С.М. Шахмаєв, Д.Ш. Шодієв "Фізика": Москва "Освіта", 1995.

4. А.В. Перишкін, Є.М. Гутник "Фізика": Москва "Дрофа", 2003.

5. О.Ф.Кабардін «Фізика. Довідник для старшокласників»; АСТ-ПРЕЄС, Москва, 2005.

Перегляд вмісту документа
«тези Сила тертя»

Назва роботи:Дослідження коефіцієнта тертя взуття про різну поверхню

Загальноосвітня установа:МБОУ «ЗОШ №4»

Місто:м.Троїцьк

Здрастуйте, шановні члени журі та учасники конференції. Дозвольте подати роботу на тему: «Дослідження коефіцієнта тертя про різну поверхню» Актуальність цієї теми:У зимовий час, коли на вулиці ожеледиця, відбувається дуже багато падінь та травм. Тому дуже важливо при покупці взуття враховувати особливості підошв та погодні умови, в які ви носитимете це взуття. У цьому полягає актуальність.

Проблемою дослідження було, щопри покупці взуття мало хто звертає увагу на матеріал, з якого виготовлена підошва і не враховує коефіцієнт тертя взуття про різні поверхні.

Мета моєї роботи:Дослідження тертя підошв взуття, виготовлених із різних матеріалів про різні поверхні та визначення найбільш практичних матеріалів для їх виготовлення.

Завдання:

1. Вивчити теоретичні засади сухого тертя.

3. Виміряти коефіцієнт тертя ковзання матеріалу взуттєвої підошви про різну поверхню.

Методи дослідження:Анкетування, фізичний експеримент, математичний розрахунок, аналіз результатів.

Об'єкт дослідження:Зимове взуття на гумовій, поліуретановій, каучуковій та пластиковій підошві, що продається в магазинах нашого міста.

Предмет дослідження:

Гіпотеза, яка була висунута:

Природа сили тертя – електромагнітна. Це означає, що причиною виникнення є сили взаємодії між частинками, з яких складається речовина. Другою причиною виникнення сили тертя є шорсткість поверхні. Через нерівності поверхні стосуються один одного тільки в окремих точках, що знаходяться на вершинах виступів. Тут молекули дотичних тіл підходять на відстані, порівняні з відстанями між молекулами, і зчіплюються. Утворюється міцний зв'язок, що розривається при натисканні на тіло. При русі тіла зв'язку виникають постійно і рвуться. Частини поверхонь, що виступають, зачіпають один за одного і перешкоджають руху тіла. Саме тому для руху по гладких (полірованих) поверхнях потрібно прикладати меншу силу, ніж для руху по шорстких.

Сила тертя, що діє вздовж поверхні зіткнення твердих тіл, спрямована проти ковзання тіла.

Тертя сприяє стійкості. Теслярі вирівнюють підлогу так, що столи та стільці залишаються там, куди їх поставили. Страви, склянки, поставлені на стіл, залишаються нерухомими без особливих турбот з нашого боку, якщо справа не відбувається на пароплаві під час качки.

Уявімо, що тертя може бути усунене зовсім. Тоді ніякі тіла, будь вони завбільшки з кам'яну брилу або малі, як піщинки, ніколи не втримаються одне на одному. Якби не було тертя, Земля представляла б кулю без нерівностей, подібно до рідкої краплі.

Що визначає величину сили сухого тертя?

Повсякденний досвід свідчить: чим сильніше притиснути поверхні тіл один до одного, тим важче викликати їх взаємне ковзання і підтримувати його.

В 1781 Шарль Кулон, вивчаючи тертя деталей і мотузок, які в той час були суттєвими частинами механізмів, експериментально становив, що сила тертя F ТР прямо пропорційно притискає силі N :

F тр = µN; N = F тяж

Коефіцієнт пропорційності µ - коефіцієнт тертя - визначається шорсткістю дотичних поверхонь; для більш гладких поверхонь він менший.

З метою виявлення найбільш популярних виробників взуття та рівня поінформованості про властивості матеріалу підошви та впливу матеріалу підошви на тертя під час ходьби було проведено анкетування серед викладачів та учнів нашої школи.

В анкетуванні взяли участь 54 учні та викладачі. При обробці даних анкетування з'ясувалося, що найбільш популярними виробниками взуття є Монро (14,8%), Каррі (13%), Взуття для всіх (11%), Юнічел (9,3%). Багато (40,7% анкетованих) не знають виробників взуття, тому що купують взуття на ринках, найчастіше, кустарного виробництва. Всі анкетовані (100%) знають про те, що матеріал підошви істотно впливає на тертя при ходьбі, але при покупці взуття мало хто цікавиться, з якого матеріалу виготовлена підошва (78%). На питання про поінформованість про фізичні властивості матеріалу підошви 90,7% відповіли негативно.

Мета проведеного досвіду полягає у дослідженні залежності сили тертя підошви взуття про різну поверхню від сили тиску та матеріалів поверхонь, визначення коефіцієнтів тертя.

Для проведення цього досвіду використовував такі прилади та матеріали:

1.Взуття з гумовою підошвою, поліуретановою, пластиковою та каучуковою підошвою.

2.Килимова, цементна поверхні та ламінат.

3. Динамометр.

Слід враховувати, що якщо підошва називається каучукової, вона не складається на 100% з каучуку, вона містить безліч інших елементів у своєму складі, але вміст каучуку в ній переважає. Також і з гумовою, пластиковою та поліуретановою підошвами.

Досвід проводив у такому порядку:

Виміряв силу тяжіння, що діє на чобіт із гумовою підошвою. Для цього він підвісив його до динамометра.

Поклав цей чобіт з гумовою підошвою на килимову поверхню і простягнув його з рівномірною швидкістю по килиму близько метра, знявши показання динамометра в цьому положенні.

Повторив досвід, підрахував середнє значення сили тертя отримання більш точних результатів, обчислив коефіцієнт тертя.

Простягнув чобіт по цементній, дерев'яній поверхнях та ламінату та зняв показання динамометра.

Повторив досліди та підрахував середнє значення сили тертя для отримання більш точних результатів, обчислив коефіцієнт тертя.

Отримані дані заніс до таблиць.

Таким чином, провівши досвід, я зробив висновок, що найбільший коефіцієнт тертя у підошви, зробленої з поліуретану, потім каучуку та гуми, а найменший коефіцієнт у пластику. З цього випливає, що при покупці взуття слід враховувати особливості підошв та погодних умов, в яких ви носитимете взуття. У зимовий час краще купувати взуття з поліуретановою підошвою, оскільки воно має найбільший коефіцієнт тертя по різних поверхнях (видно з діаграми), це допоможе уникнути падінь та травм у зимовий час, коли на вулиці ожеледиця. Також поліуретан має хорошу стійкість до різних температур і міцності. Не бажано купувати взуття із пластиковою підошвою в зимовий час.

Дякую за увагу!

«Сила тертя 1»

Роботу виконав:

Учень МБОУ «ЗОШ №4»

Буторін Гліб, 7 клас

Керівник: учитель фізики

Коваленко Інна Сергіївна

Мета роботи:

3. Виміряти коефіцієнт тертя ковзання матеріалу взуттєвої підошви про різну поверхню.

1. Анкетування.

2. Фізичний експеримент.

3. Математичний розрахунок.

4. Аналіз результатів.

Тертя

Шарль Кулон

День народження : 14.06 . 1736 року

Дата смерті: 28.08 . 1806 року

F = µN,

де N = mg

µ- коефіцієнт пропорційності

або коефіцієнт тертя

Номер питання

Кількість

%, відсоток від загальної кількості

«Юнічел»- 5

«Монро» - 8

«Взуття для всіх» - 7

«Каррі» - 6

Російські виробники - 6

Виробник невідомий - 22

1. Взуття яких виробників ви носите?

2. Чи знаєте ви, що матеріал підошви істотно впливає на тертя під час ходьби?

3. При покупці взуття ви цікавитеся, з якого матеріалу виготовлена підошва взуття?

4. Чи знаєте ви про фізичні властивості та характеристики різних матеріалів для виготовлення підошв?

За допомогою отриманих результатів підрахував коефіцієнти тертя різного взуття про різну поверхню.

F = µN,

де N = mg

µ- коефіцієнт пропорційності

або коефіцієнт тертя

Тертя про ламінат

Фірма взуття

матеріал підошви

Взуття для всіх

матеріал поверхні

(Середн. Значення)

поліуретан

F тр., Н (середн.значення)

коефіцієнт тертя μ

Підрахунок середнього значення сили тертя про ламінат

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Монро(гума)

Юнічел (пластик) μ

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума) μ

Тертя про цемент

Фірма взуття

матеріал підошви

матеріал поверхні

Взуття для всіх

(Середн. Значення)

поліуретан

F тр., Н (середн.значення)

коефіцієнт тертя μ

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх

(поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Тертя про килим

Фірма взуття

матеріал підошви

Взуття для всіх

матеріал поверхні

поліуретан

F тр., Н (середн.значення)

коефіцієнт тертя μ

2. Матеріал підошви істотно впливає значення коефіцієнта тертя. Найбільшим значеннямкоефіцієнта тертя ковзання має підошва, виготовлена з поліуретану , каучуку та гуми, а найменшим – із пластику.

3. Знаючи коефіцієнт тертя матеріалу підошви про різну поверхню, можна підібрати оптимальний варіант придбання взуття. В якості

Мета досягнута.

Дякую за увагу!

І не падайте!

Перегляд вмісту презентації
"Сила тертя"

НАУКОВО-ДОСЛІДНА РОБОТА З ФІЗИКИ «ДОСЛІДЖЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТРЕННЯ ВЗУТТЯ ПРО РІЗНУ ПОВЕРХНІ»

Роботу виконав:

Учень МБОУ «ЗОШ №4»

Буторін Гліб, 7 клас

Керівник: учитель фізики

Коваленко Інна Сергіївна

Актуальність

У зимовий час відбувається дуже багато падінь і травм, коли на вулиці ожеледиця.

Тому дуже важливо при покупці взуття враховувати особливості підошв та погодні умови, в яких ви носитимете це взуття.

Проблема

Гіпотеза

Мета роботи:

Завдання:

1 . Вивчити теоретичні основи сухого тертя.

2. Провести анкетування серед учнів для виявлення найбільш популярних виробників взуття та рівня поінформованості про матеріал підошви та вплив матеріалу підошви на тертя при ходьбі.

3. Виміряти коефіцієнт тертя ковзання матеріалу взуттєвої підошви про різну поверхню.

Об'єкт дослідження

Предмет дослідження

Методи дослідження

1. Анкетування.

2. Фізичний експеримент.

3. Математичний розрахунок.

4. Аналіз результатів.

ПО СТОРІНКАМ ІСТОРІЇ

Шарль Кулонпровів цикл дослідів, у яких вивчив найважливіші особливості явища тертя.

Вчений з урахуванням своїх експериментів уточнив закони тертя, вперше сформульовані Амонтоном, встановив і розглянув наявність міжмолекулярної складової сили тертя (хоча головним чинником вважав зачеплення нерівностей). Також Кулоном було встановлено залежність сили тертя спокою від тривалості попереднього контакту тел.

За найкраще вирішення завдань про тертя в 1781 році вчений отримав премію в 2000 ліврів від Французької академії наук.

День народження : 14.06 . 1736 року

Дата смерті: 28.08 . 1806 року

Теоретична частина

Тертя- процес взаємодії твердих тіл при їхньому відносному русі (зміщенні) або при русі тіла в газоподібному або рідкому середовищі.

Виникнення сили тертя

Результати анкетування (54 опитаних)

Номер питання

Кількість

«Юнічел»- 5

%, відсоток від загальної кількості

«Монро» - 8

«Взуття для всіх» - 7

«Каррі» - 6

Російські виробники - 6

Виробник невідомий - 22

1. Взуття яких виробників ви носите?

2. Чи знаєте ви, що матеріал підошви істотно впливає на тертя під час ходьби?

3. При покупці взуття ви цікавитеся, з якого матеріалу виготовлена підошва взуття?

4. Чи знаєте ви про фізичні властивості та характеристики різних матеріалів для виготовлення підошв?

Мої дослідження

Досвід полягав у наступному: прикріплене до динамометра взуття я тягнув рівномірно вздовж різних поверхонь, знімав показ динамометра в такому положенні.

Мої дослідження

А також вимірював силу важкості даного взуття. підвісивши її до динамометра.

За допомогою отриманих результатів підрахував коефіцієнти тертя різного взуття про різну поверхню.

ФОРМУЛА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ СИЛИ ТРІНИ Я

F = µN,

де N = mg

µ- коефіцієнт пропорційності

або коефіцієнт тертя

Тертя про ламінат

Фірма взуття

матеріал підошви

Взуття для всіх

матеріал поверхні

поліуретан

Fтр., Н (середн.значення)

(Середн. Значення)

коефіцієнт тертя μ

Підрахунок середнього значення сили тертя про ламінат

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Монро(гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя при терті взуття про ламінат

Юнічел (пластик) μ

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума) μ

Діаграма «Коефіцієнт тертя про ламінат»

Тертя про цемент

Фірма взуття

матеріал підошви

матеріал поверхні

Взуття для всіх

поліуретан

Fтр., Н (середн.значення)

(Середн. Значення)

коефіцієнт тертя μ

Підрахунок середнього значення сили тертя про цемент

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх

(поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Підрахунок коефіцієнта тертя під час тертя взуття про цемент

Юнічел (пластик)

Взуття для всіх (поліуретан)

Каррі (каучук)

Монро (гума)

Діаграма «Коефіцієнт тертя про цемент»

Тертя про килим

Фірма взуття

матеріал підошви

Взуття для всіх

матеріал поверхні

поліуретан

Fтр., Н (середн.значення)

коефіцієнт тертя μ

Діаграма «Коефіцієнт тертя про килим»

Діаграма залежності коефіцієнта тертя ковзання матеріалу підошви від виду поверхні

1 . Всі опитані знають про вплив матеріалу підошви на тертя під час ходьби, але більшість із них не цікавляться при покупці взуття матеріалом підошви.

3. Знаючи коефіцієнт тертя матеріалу підошви про різну поверхню, можна підібрати оптимальний варіант придбання взуття. В якості ідеального варіанту можна запропонувати взуття на каучуковій та поліуретановій підошві.

Мета досягнута.

Дякую за увагу!

І не падайте!

Актуальність: Робота призначена для формування світогляду про реальну дійсність. Відповіді на багато важливих питань, пов'язаних із рухом тіл, дають закони тертя. Актуальність теми у тому, що вона пов'язує теорію з практикою, розкриває можливість пояснення природи, застосування та використання вивченого матеріалу. Ця робота дозволяє розвивати творче мислення, вміння набувати знання з різних джерел, аналізувати факти, проводить експерименти, робити узагальнення, висловлювати власні судження, замислюватися над загадками природи та шукати стежку до істини.

Простежити історичний досвід людства щодо використання та застосування цього явища; з'ясувати природу явища тертя, закономірності тертя; провести експерименти, що підтверджують закономірності та залежності сили тертя; зробити демонстраційні експерименти, що доводять залежність сили тертя від сили нормального тиску, від властивостей поверхонь, що стикаються.

Коси, коса, поки роса, роса геть – і ти додому. Чи не підмажеш, не поїдеш. Пішла справа, як по маслу. Без мила в душу влізе. Кататися, як сир у маслі. Від того воза заспівала, що давно дьогтю не їла. Прислів'я пояснюються існуванням тертя та використанням мастила для його зменшення.

Тиха вода підмиває берега. Між окремими шарами води, що тече в річці, діє тертя, яке називається внутрішнім. У зв'язку з цим швидкість течії води на різних ділянках поперечного перерізу русла річки неоднакова: найбільша - в середині русла, найменша - біля берегів. Сила тертя не тільки гальмує воду, а й діє на берег, вириваючи частинки ґрунту і тим самим підмиваючи його.

3. Історія вивчення тертя Леонардо да Вінчі Ейлер Леонард Амонт Кулон Шарль Огюстен де

Рік Ім'я вченого Залежність модуля сили тертя ковзання від площі стикаються тіл від матеріалу від навантаження від відносної швидкості руху поверхонь, що труться, від ступеня шорсткості поверхонь 1500 Леонардо так Вінчі Ні Так Ні Так 1699Амонтон Ні Так Ні 1748 Лео.

Висновок: Сила тертя ковзання залежить від навантаження, що більше навантаження, то більше вписувалося сила тертя. Результати експериментів: 1. Залежність сили тертя ковзання від навантаження. m (г) F тр (Н) 0,50,81,0

Коли зав'язуємо пояс Без тертя всі нитки вислизали б із тканини. Без тертя всі вузли розв'язалися б. Без тертя не можна було ступити і кроку, та й взагалі стояти. Тертя бере участь там, де ми про нього навіть і не підозрюємо Висновок Коли шиємо Коли ходимо

Ми з'ясували, що людина здавна використовує знання про явище тертя, отримані досвідченим шляхом. Нами була створена серія експериментів, які допомагають зрозуміти та пояснити деякі важкі спостереження. Сила тертя виникає між поверхнями, що стикаються. Сила тертя залежить від роду дотичних поверхонь. Сила тертя не залежить від площі поверхонь, що труться. Сила тертя зменшується при заміні тертя ковзання тертям кочення, при змащуванні поверхонь, що труться. Висновки за результатами роботи: