Исследовательский проект по физике "Сила трения в нашей жизни"

                                       Мбоу «Полх-Майданская средняя школа»

                                    Исследовательский проект

по физике

                                                              Выполнил ученик 7 класса:Юртов Илья.

                                                              Руководитель:учитель физики Козина Т.И.

С.Полх-Майдан

2015г

                                                         Содержание

I.     Введение…………………………………………………………………3.

II. Основная часть……………………………………………………………4-6.

III. Практическая часть:

1. Исследование зависимости силы трения от рода трущихся поверхностей……...........................................................................................7.
2. Исследование зависимости силы трения от силы давления……………………………………………………………………….7.
3. Исследование зависимости силы трения от площади поверхности……………………………………………………………………8.

IV. Практическое применение………………………………………………………9.

V.Заключение…………………………………………………………………………10.

VI.Библиография…………………………………………………………………… .11.

                                                       Введение

В повседневной жизни мы каждый день сталкиваемся с тем, об истинной природе чего практически ничего не знаем. Сила трения – одно из самых распространенных явлений на Земле, без нее не обходится ни одно движение. И, конечно, сила трения играет важную роль в нашей жизни.

Трение – неизбежный спутник множества окружающих нас явлений. В первую очередь такого важного, как перемещение тел в сопротивляющейся среде. Так или иначе, наше существование связанно, с движением по земле, воздуху и воде. Поэтому трение тайно и явно присутствует повсюду, накладывая свой особый отпечаток буквально на все виды нашей жизнедеятельности и играя при этом иногда полезную, а иногда и вредную, даже роковую роль.

Объект исследования:сила трения.

(слайд№2)Предмет исследования  :наша жизнь

Цель: изучить проявления силы трения, экспериментально установить от чего она зависит,исследовать какое значение имеет сила трения в нашей жизни.

Задачи исследования: экспериментально проверить, что сила трения:

1. зависит от рода трущихся поверхностей
2. зависит от силы давления и растет с ее увеличением;
3. не зависит от площади трущихся поверхностей.
4. показать,что сила трения скольжения больше силы трения качения.

Основная часть.

(слайд№3) Сила трения.

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называется трением.          А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения

Сила трения – это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого.                                    

         (слайд№4) Причины появления силы трения:

1. шероховатости поверхностей соприкасающихся тел.
2. притяжение молекул взаимодействующих тел.

(слайд№5)Виды сил трения:

• сила трения покоя,
• сила трения скольжения,
• сила трения качения.

(слайд№6) Трение покоя

Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклона доски брусок может остаться на месте. Что будет удерживать его от соскальзывания вниз? Трение покоя.

Прижмем свою руку к лежащей на столе тетради и передвинем ее. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но покоиться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заставили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемещает грузы, находящиеся на движущейся ленте транспортера, препятствует развязыванию шнурков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т. д.

(слайд№7)Трение скольжения

Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет свое движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону, противоположную направлению движения тела.

(слайд№8) Трение качения

          Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потому перед ним всё время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения. При этом, чем дорога тверже, тем трение качения меньше. При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения (это было замечено еще в древности). Так, ножки тяжелых предметов, например, кроватей, роялей и т. п., снабжают роликами. В технике для уменьшения трения в машинах широко пользуются подшипниками качения, иначе называемыми шариковыми и роликовыми подшипниками.

(слайд№9)Часто в популярных книгах и научно-фантастических рассказах рисуют картину мира без трения. Как выглядел бы мир без трения?

А представьте себе... что пол в вашей комнате стал ещё более скользким, чем каток; вот в этом случае вы и получите отдалённое представление о ходьбе в мире без трения – она в таком мире почти невозможна. Люди поминутно падали бы и не могли подняться. Ведь только трение (точнее: трение покоя) позволяет нам отталкиваться ногами, шагая вдоль по ровной дороге.

Может быть одним из полезнейших явлений природы, делающим возможным наше существование, является именно трение?

В жизни многих растений трение играет положительную роль. Например, лианы, хмель, горох, бобы и другие вьющиеся растения благодаря трению могут цепляться за находящиеся поблизости опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Трение служит искусству.  Так, без трения смычка о струны была бы невозможна игра на скрипке или виолончели.

(слайд№10)Так же можно очень наглядно показать и вред трения. Вызывает трение и другое неприятное явление – износ. Виновником быстрого изнашивания обуви является именно оно. При ходьбе подошвы трутся о поверхность земли, камни, тротуар, пол, бетон. Трения вызывает износ трущихся поверхностей. Но стираются не только подошвы, но и камни. Пример тому ступени старого дома – посередине, где ступают чаще всего, они сносились и потеряли свою первоначальную форму. Из-за износа стираются и подшипники, и кольца в цилиндрах моторов, и даже детали часов. Не будь трения, предметы были бы намного долговечнее.

Обязательным следствием трения являются:

а) износ трущихся поверхностей различных деталей машин и сооружений;

б) затрата энергии на преодоление сил трения, что снижает КПД машин, станков и других технических устройств.

 Трение представляет настолько распространенное явление, что нам, за редким исключением, не приходится призывать его на помощь: оно является к нам само.

 Сила трения играет большую роль в жизни человека, природе, в быту и технике. Двойственную роль : в одних случаях  - положительную, в других – отрицательную. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно – уменьшить.

 (слайд№11)Знания о природе трения пришли к нам не сами собой. Этому предшествовала большая исследовательская работа ученых-экспериментаторов на протяжении нескольких веков. Не все знания приживались легко и просто, многие требовали многократных экспериментальных проверок, доказательств. Самые светлые умы последних столетий изучали зависимость модуля силы трения от многих факторов: от площади соприкосновения поверхностей, от рода материала, от нагрузки, от неровностей поверхностей и шероховатостей, от относительной скорости движения тел. Имена этих ученых: Леонардо да Винчи, Амонтон, Леонард Эйлер, Шарль Кулон - это наиболее известные имена, но были еще рядовые труженики науки. Все ученые, участвовавшие в этих исследованиях, ставили опыты, в которых совершалась работа по преодолению силы трения.

Историческая справка

Шел 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников.

Он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел.

Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и степени гладкости или шероховатости их поверхности.

                          (слайд№12) Практическая часть.

Я решил провести собственное исследование и выяснить от чего зависит сила трения.

Задачи исследования:  экспериментально проверить, что сила трения:

1. зависит от рода трущихся поверхностей
2. зависит от силы давления и растет с ее увеличением;
3. не зависит от площади трущихся поверхностей.
4. сравнить силу трения скольжения с силой трения качения.

Оборудование: динамометр, набор грузов, деревянный брусок, трибометр, пенопласт, стекло.

Ход работы:

1.Исследование зависимости силы трения от рода трущихся поверхностей

(слайд№13)Результаты исследования:сила трения зависит от рода трущихся поверхностей.

(слайд№14)2.Исследование зависимости силы трения от силы давления

(слайд№15)Результаты исследования:сила трения зависит от силы давления и растёт с её увеличением.

(слайд№16)3.Исследование зависимости силы трения от площади соприкосновения тел.

Измерим силу трения скольжения для максимальной поверхности бруска и для минимальной.

(слайд№17)Результаты исследований: сила трения не зависит от площади соприкосновения тел.Если положить брусок на меньшую грань, то сила не изменится.

(слайд№18)4.Сравним силу трения скольжения с силой трения качения.

Положив деревянный брусок на круглые палочки,можно измерить силу трения качения.Она оказывается меньше силы трения скольжения.

Вывод: в ходе исследования мы определили силу трения и исследовали от чего она зависит и сравнили её с силой трения качения.Сила трения:

1. зависит от рода трущихся поверхностей
2. зависит от силы давления и растет с ее увеличением;
3. не зависит от площади поверхности.
4. сила трения качения меньше силы трения скольжения.

(слайд№19)Практическое применение.

1.  Почему нагруженный автомобиль на размытой дороге буксует меньше, чем пустой?

Нагруженный автомобиль оказывает большее давление на дорогу, вследствие этого

сцепление колес с грунтом у него больше, чем у пустого.

(слайд№20)2.  Зимой во время гололедицы дороги иногда посыпают песком с солью. Зачем?

Соль хорошо впитывает влагу и растворяется в ней. В  результате этого песчинки оказываются покрытыми пленкой рассола, температура замерзания которого ниже 0°С. Если температура воздуха выше этой температуры, то лед под песчинками начинает таять, и песчинки погружаются в небольшие углубления.  Благодаря этому они устойчиво держатся на ледяной поверхности и делают ее шероховатой.

(слайд№21)3.  Что выгоднее: качение или скольжение? Что лучше – скользить или катиться?

Конечно, катиться выгоднее, чем скользить. Чтобы поддерживать качение, нужно прикладывать гораздо меньшую силу, чем для поддержания, скольжения с той же скоростью. Поэтому летом ездят в телеге, а не на санях.

Но почему же зимой колёса уступают место полозьям?

Колёса выгоднее полозьев только в том случае, когда они катятся. А чтобы колёса могли катиться, под ними должна быть твёрдая, гладкая дорога и нескользкая.

                            (слайд№22)      Заключение.

Таким образом, трение является неотъемлемой частью нашей жизни, и существование без него невозможно.

Люди научились приспосабливаться либо  уменьшать либо увеличивать силы трения, в зависимости от необходимости.

Способы уменьшения силы трения:

• шлифовка трущихся поверхностей,
• применение смазки,
• замена трения скольжения трением качения,
• уменьшение нагрузки.

Способы увеличения силы трения:

• использование специальных материалов,
• увеличение нагрузки

Примеров масса, и очевидно, что нельзя однозначно сказать: трение – это хорошо или плохо. Но оно есть, и наша задача – научиться использовать его на пользу человека.

                                                        Библиография:

1. Перышкин А. В.  Физика 7 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – 6 – е издание, стереотип. – М.: «Дрофа», 2002г
2. Л.П.Лисовский. "Трение в природе и технике", журн. "Квант"
3. Практические и лабораторные работы по физике. 7 – 11 классы / Под ред. проф.,

      докт. физ.-мат. Наук Н.А.Парфентьевой. – М.: Классикс Стиль, 2002. – 96 с.

4. Энциклопедический словарь юного техника / Сост. Б.В.Зубков, С.В.Чумаков. – 2-е

      изд., испр. и доп. - - М.: Педагогика, 1987.- 464 с.: ил. стр 262