презентация по теме "Изучение силы трения"
план-конспект занятия по физике (9 класс) по теме

Слайд 1

ПРАКТИКУМ Изучение силы трения Презентацию подготовил Кузьмичев О лег Вадимович, учитель физики ГБОУ СОШ №339 Невского района Санкт-Петербурга

Слайд 2

Силы трения Существует сухое и жидкое трение . Законы трения установлены Леонардом да Винчи около 5 веков назад . Сила F уравновешивается равной ей по величине и противоположно направленной силой , которая и есть сила трения покоя F тр . Сил трения покоя для данных поверхностей много , но макс . сила только одна F тр. max = F тр. c к . и именно через нее и определяется безразмерным коэфф . пропорциональности называемым коэфф . т рения скольжения μ . Закон Amontons ' (1699 ): модуль вектора F тр.с к . линейно пропорционален нагрузке (или реакции опоры N ) и практически не зависит от модуля скорости тела но направлен противоположно скорости . Точно равно если пренебречь Ван-дер-Ваальсом N=mg Притяжение начинается в контактном режиме Отталкивание ~ 10 -6 Есть две силы химическая и относительно дально - действующая Ван дер Ваальса

Слайд 3

Сила трения? Это много или мало? Если сил трения нет? Человек не мог бы ходить ! Чтобы космическому спутнику массой 650 кг поменять орбиту нужен двигатель, дающий в импульсе 5 гр (если она изменилась из за трения об остатки атмосферы )

Слайд 4

Сила трения сухого трения Если горизонтальная поверхность т.е.  =0 ? проекция mg на горизонтальную ось x равна 0 и при начале скольжения ma x = F - F тр = F – μ mg =0 или для баланса сил и обеспечения хотя бы нулевого ускорения (не нулевой начальной скорости) a =( F / m - μ g ) =0 или F / m = μ g или F = μ mg . Сила F линейна пропорциональна массе тела . Сила с которой надо тянуть на санях одного и двух студентов отличаются в два раза. А для троих надо тройку запрягать ! N=mg Но из опыта : сила трения не зависит от площади соприкосновения. Посмотрим на трибометр. Почему? F тр определяется химией поверхностей и силой которая их сдавливает . Чем меньше площадь при той же величине силы сдавливания, тем больше давление на 1 мм кв. и больше атомов входят в химическое взаимодействие. Трибометр с двумя брусками. Сила возрасла в 2 раза! Противоречие? Т.е. для начала движения надо чтобы mgsin  - μ mgcos  = mg ( sin  - μ cos  )=0 или μ = tg  ! Т.е. угол наклона доски в момент сползания бруска определяется только величиной μ , а не m . А почему нет зависимости от скорости? Так как короткодейтвие (химия) . Сила действует только на маленьком расстоянии. Т.е. факт химическая молекула создана! При малых скоростях с какой скоростью она создавалась не важно. Важно, что в один и тот же момент времени есть определенное количество молекул состоящих в химической связи. Химия в десять раз сильнее Ван-дер-Ваальсовых сил. x

Слайд 5

Сила трения Брусок на столе и шарик. Не путать коэфф. трение скольжения ( безразмерен) и качения (определяемого как отношение момента силы трения качения к нормальной силе и имеющего размерность длины). То, что коэфф. трения качения очень мал используется в п одшипниках. Трение качения ничтожно мало и резко возрастает только при скоростях сравнимых со скоростью распространения деформации в теле тогда лучше переходить на трение скольжения . Автомобилистам : Кинетическая энергия в результате действия сил трения переходит в тепловую и энергию деформации (поэтому тормозные диски и колодки на машинах в основном греются (при плавном торможении ) и изнашиваются (при резком) . Насколько чаще надо менять тормозные колодки у внедорожника в сравнению с Ладой ? Направление силы трения между ведущими (связанными с двигателем) и ведомыми колесами прямо противоположны. На полном приводе в одну. Опыта с двумя тележками уже нет ;-( Однако до 2009 года предсказать реальный коэфф. трения было невозможно точнее связать его со свойствами материала

Слайд 6

Трения в макро- и наномире похожи Законы трения для наноструктур не отличаются от классических законов. Сухое трение создается неровностями данных поверхностей, которые зацепляются друг за друга, а также силами взаимодействия между частицами, из которых состоят поверхности . Для наноповерхностей (совокупность молекул) рассчитывались силы межмолекулярного взаимодействия. Установлено, что сила трения прямо пропорциональна количеству химически взаимодействующих атомов - аналогу истинной (реальной) площади соприкосновения макрообъектов. Сила трения прямо пропорциональна истинной площади (ее не следует путать с обычной площадью соприкосновения поверхностей тел). Трущиеся наноповерхности можно рассматривать в рамках классических теорий трения поверхностей .

Слайд 7

Трение или адгезия ? близкодействие или дальнодействие? Преподаватель : в чем принципиальное отличие сил трения от сил адгезии ? В том, что в трении участвуют только близкодействующие силы (химия), а Ван-дер-Ваальс не участвует ? В адгезии работают обе группы сил? или нет? Студент: трение, обусловленное близкодействием, линейно зависит от веса тела, а трение с учетом Ван-дер-Ваальса ("дальнодействующая адгезия") сублинейно. Преподаватель : правильно ли я понимаю, что адгезия включает и короткодейтсвующие силы (химию) и Ван-дер-Ваальсовы? Студент : да это так. Только короткодействующие силы, связанные с трением и такие же, связанные с адгезией, различаются (вторые можно устранить, например, пассивацией с помощью водорода, а первые, естественно, нет).

Слайд 8

Силы трения в животном мире Когда миллионы волосков геккона (А) вступают в контакт с поверхностью (В) , они все вместе создают мощную связь, которая в тысячу раз сильнее, чем та сила, которая нужна геккону, чтобы висеть на вертикальной стене . Ящерицы способны прочно прилипать к поверхности. И это тот механизм, который исследователям во всем мире еще только предстоит воспроизвести.

Слайд 9

Полипропиленовые микроволокна (0.6-5) х20 микрон гораздо лучше контактируют со стеклом чем гладкая поверхность и коэффициент трения на порядок больше чем у объемного полипропилена. Площадь не важна. Важно качество контакта со стеклом (физические свойства микроволокон). Адгезию измеряли ее нет т.е. все без клея.