Сила тертя. Коефіцієнт тертя ковзання. Тертя в природі і техніці.

У реальних умовах жодне рухоме тіло не рухається нескінченно довго. Скотившись згори, камінь на рівній поверхні з часом зупиняється. М’яч, що котиться по стадіоні також зупиниться через певний час.

Дослід 1. Давайте відпустимо кульку по похилій площині. Як бачимо, через певний час кулька зупинилася.

Висновок: Зупинка кульки свідчить про те, що на неї діє сила. І ця сила спричинена дією поверхні столу на кульку.

За допомогою якого приладу визначають силу? (За допомогою динамометра).

Як цей прилад працює? (Принцип дії динамометра ґрунтується на порівнянні вимірюваної сили із силою пружності пружини динамометра).

Дослід 2: Покладемо дерев’яний брусок на дошку. Приєднаємо до нього динамометр і потягнемо його. Динамометр показує поступове збільшення сили. Збільшення припиняється, коли брусок починає рухатися.

Висновок: між бруском і дошкою виникає сила, яка діє на межі між бруском і дошкою. Ця сила дістала назву сила тертя.

Тертя – це явище, яке виникає за дотикання поверхонь двох тіл.

Сила тертя – це сила, що виникає під час руху одного тіла по поверхні іншого або при спробі зрушити з місця.

Силу тертя позначають F_тер. Одиницею сили тертя в СІ є Н.

Дослід 3: Рух бруска по поверхні столу, посипаній піском.

Дослід 4: Рух бруска по поверхні столу: на брусок покладено вантаж (динамометр показує силу тяги, яка дорівнює силі тертя).

Якщо важкий предмет спробувати зрушити з місця, то це може не вдатися, оскільки його утримує сила тертя спокою, яка завжди більша за силу тертя ковзання.

Сила тертя спокою – це сила, яка виникає під час намагання нерухомого тіла зрушитися з місця і перешкоджає початку руху. Позначають F_тер.сп. одиницею в СІ є Н.

Саме завдяки силі тертя спокою ми утримуємо предмети в руках. Для зменшення тертя використовують мастило.

Слово учителя: Однією з причин виникнення сили тертя є шорсткість поверхонь стичних тіл. Навіть гладенькі на вигляд поверхні мають нерівності, горбики і подряпини. Коли одне тіло ковзає або котиться по поверхні іншого, ці нерівності зачіпаються одна за одну і створюють силу, яка затримує рух.

Інша причина тертя у гладеньких тіл — взаємне притягання молекул стичних тіл.

Дослід 5: Візьмемо дерев’яний коток і покладемо на поверхню дошки. Прикріпимо до котка динамометр і почнемо тягти. Зверніть увагу, що покази динамометра значно менші, ніж у досліді з бруском, хоча вага бруска і котка однакова (ми їх зважували на лабораторній роботі). У цьому разі ми спостерігаємо силу тертя кочення.

Висновок:

Сила тертя кочення - це сила яка виникає при коченні одного тіла по поверхні іншого й за умови однакового навантаження.

Сила тертя ковзання – це сила, яка виникає під час ковзання одного тіла по поверхні іншого.

Особливості сил тертя

• виникають у разі дотикання двох тіл, які рухаються;

• діють паралельно поверхні дотичних тіл;

• спрямовані проти руху тіл;

• сила тертя діє не тільки на тіло, яке рухається, але й на поверхню, по якій рухається тіло.

Запам’ятай: Кругле коти – плоске тягни!

Силу тертя ковзання можна обчислити за формулою:

F_тер.к.=µN

µ - коефіцієнт тертя, який залежить від якості обробки стичних поверхонь тіл та матеріалів, із яких виготовлено тіла. Коефіцієнт тертя ковзання визначають експериментально. Також є спеціальні таблиці, в яких наведено його орієнтовні середні значення для пар матеріалів.

N – Сила реакції опори, яка діє на тіло.

Запитання: А сила тертя у рідинах діє?

Відповідь: У рідинах і газах так само діє сила тертя (сила опору), яку можна зменшити, якщо надати тілу обтічної форми.

Слово учителя: Наші далекі пращури для транспортування важких речей підкладали під них катки - круглі стовбурі дерев із попередньо обрубаними гілками. Саме так доводилося робити ще 200 років тому будівельникам великих споруд, заміняючи тертя ковзання тертям кочення. Катки є прообразами перших дерев’яних коліс.

У розкопках трипільських поселень, що датуються 5 тисячоліттям до нашої ери. Знайдені залишки таких коліс. Винайдення колеса належить до п’ятірки винаходів, які сильно змінили світ.

У наш час у багатьох механізмах на деталях, які обертаються. Встановлюють шарикові або кулькові підшипники. Вони зменшують силу тертя. Також для зменшення сили тертя використовують рідкі мастильні матеріали, які наносять між стичними поверхнями. Замінюють сухе тертя на рідке (в’язке) яке є значно меншим. Так, наприклад, лижники – професіонали змащують лижі спеціальними мастилами, щоб легше ковзати по снігу.

Щоб збільшити силу тертя поверхню тіла роблять шорсткою, виготовляють на поверхні протектор і збільшують вагу тіла. Для спортсменів, яким треба швидко бігати виготовляють спеціальне шиповане взуття.

Запитання до уроку.

1. Що таке сила тертя? Поясніть природу виникнення сил тертя.

2. Які є види тертя? Чому тертя може бути і корисним, і шкідливим?

3. Коли виникає сила тертя спокою? Охарактеризуйте цю силу.

4. Коли виникає сила тертя ковзання? Охарактеризуйте цю силу.

5. Коли виникає сила тертя кочення? Охарактеризуйте цю силу.

6. Коли виникає сила в’язкого тертя? Охарактеризуйте цю силу.

7. Від чого залежить значення сили тертя ковзання?

8. Як визначають коефіцієнт тертя ковзання? Вкажіть чинники від яких він залежить, а від яких - не залежить?

9. Як на практиці збільшують чи зменшують силу тертя?

10. Рибалка витягує на берег човен. Чому в міру того, як човен витягається рибалці потрібно все більших зусиль?

11. Чому човни та кораблі не можуть розвинути таку велику швидкість, яку розвивають літаки?

12. Як змії допомогли науковцям зменшити силу тертя в механізмах?