Силы трения

Слайд 1. Силы трения: от микромира до макромира

Физика, 10 класс. Урок о том, почему мы ходим и как работают машины

Слайд 2. Что такое сила трения?

Сила трения — это сила, возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному движению.

Главные причины трения:

1. Шероховатость поверхностей (зацепление неровностей).

2. Межмолекулярное притяжение (на очень гладких поверхностях молекулы «прилипают» друг к другу).

Слайд 3. Трение покоя: почему вещи не улетают?

Трение покоя действует между неподвижными телами.

Оно всегда равно по модулю внешней силе, пытающейся сдвинуть тело.

Направлено противоположно возможной скорости.

Именно оно позволяет нам ходить, не проскальзывая.

Слайд 4. Силы на чертеже

Чтобы описать движение тела с учётом трения, нужно рассмотреть все действующие на него силы. На схеме справа показан классический случай: тело на горизонтальной поверхности под действием внешней тяги.

Слайд 5. Трение скольжения: когда движение началось

Возникает, когда одно тело скользит по поверхности другого.

Обычно немного меньше максимальной силы трения покоя.

Зависит от материала поверхностей и силы прижатия.

Практически не зависит от площади соприкосновения тел.

Слайд 6. Закон Амонтона — Кулона

Основная формула для расчёта силы трения скольжения:

$F_{\text{тр}}=\mu N$

Где:

$\mu$ — коэффициент трения (безразмерная величина, зависит от материалов).

$N$ — сила нормальной реакции опоры (как сильно поверхности прижаты друг к другу).

Слайд 7. График зависимости силы трения от внешней силы

Слайд 8. От чего зависит коэффициент трения $\mu$?

У пары «резина-асфальт» коэффициент выше, чем у «сталь-лед».

Шлифовка снижает трение до определённого предела.

Слой жидкости разделяет поверхности, заменяя сухое трение вязким.

При нагреве свойства материалов меняются, что влияет на зацепление.

Слайд 9. Трение качения: почему колесо — гениально?

Возникает, когда тело катится по поверхности. Причина — деформация поверхности и самого колеса. На преодоление этого «бугорка» тратится энергия.

При прочих равных условиях сила трения качения в десятки раз меньше силы трения скольжения. Поэтому мы используем подшипники.

Слайд 10. Ориентировочные значения $\mu$

Обратите внимание: трение покоя всегда чуть выше. Именно поэтому сдвинуть тяжелый шкаф с места труднее, чем продолжать его толкать.

Слайд 11. Трение: друг или враг?

Удержание предметов в руках, движение транспорта, работа тормозов, завязывание узлов, игра на скрипке смычком.

Нагрев деталей машин, износ подошв и шин, потеря КПД в двигателях, истирание механизмов.

Слайд 12. Как мы управляем трением?

Увеличение: использование песка на обледенелых дорогах, протектор на шинах, магнезия у атлетов.

Уменьшение: шлифовка, применение масел и графитовой смазки, использование воздушной подушки, замена скольжения качением.

Слайд 13. Вопросы для обсуждения

Почему во время дождя дистанция между машинами должна увеличиваться?

Смогли бы мы сдвинуться с места, если бы трение исчезло совсем?

Зачем на крышках пластиковых бутылок делают ребристую поверхность?

Почему шелковый галстук развязывается легче, чем шерстяной?

Слайд 14. Подведем итоги

Трение возникает из-за неровностей поверхностей и молекулярных сил.

Сила трения скольжения рассчитывается по формуле $F_{\text{тр}}=\mu N$.

Трение покоя всегда равно внешней силе, пока тело не сдвинулось.

Трение качения — самый эффективный способ уменьшить сопротивление движению.

Без трения жизнь в привычном виде была бы невозможна.