ГРУППА   305.  ФИЗИКА.  ТЕМА «Силы трения и силы упругости»                          

СИЛЫ  ТРЕНИЯ

        Еще один вид сил электромагнитного происхождения, с которыми имеют дело в механике, - это силы трения. Эти силы действуют вдоль поверхности тел при их непосредственном соприкосновении. Главная особенность сил трения, отличающая их от сил упругости, состоит в том, что они зависят от скорости движения тел относительно друг друга.  Во всех случаях они препятствуют относительному движению соприкасающихся тел. При некоторых условиях силы трения делают это движение невозможным.

   Трение, возникающее при относительном  перемещении соприкасающихся поверхностях твёрдых тел, называется сухим трением. Различают три вида сухого трения: силу трения покоя, силу трения скольжения, силу трения качения.  Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Установлено, что  F_тр.пок>F_{тр. ск.}; F_тр.ск.>F_{тр. кач.}.

Сила трения, действующая между двумя телами, неподвижными относительно друг друга, - сила трения покоя.

   Наибольшее значение силы трения, при котором скольжение ещё не наступает,  называется максимальной силой трении покоя.

1.Сила трения не зависит от площади контактирующих поверхностей.

2. Сила трения зависит от вида соприкасающихся поверхностей. На более гладкой поверхности сила трения меньше, чем на шероховатой.

3. Сила трения зависит от массы тела (силы реакции опоры), т.е. чем больше масса тела, тем больше сила трения.

4. При движении тела в жидкости или газе сила трения уменьшается. При медленном движении сила трения пропорциональна скорости движения; при быстром движении - квадрату силы трения.

                               F_тр.   =  F_тр.maх    = μ N

Сила трения скольжения зависит от нормального давления (или силы реакции опоры), от состояния и вида поверхностей (описываются коэффициентом трения скольжения), что в итоге приводит к следующему закону для силы трения F_тр.= µN.

Силу трения скольжения можно уменьшить во много раз с помощью смазки между трущимися поверхностями.                               

Сила трения качения.

Эта сила существенно меньше силы трения скольжения,  поэтому гораздо легче перекатывать тяжёлый предмет, чем двигать его.

Сила трения качения зависит от относительной скорости движения тел.

Трение сопровождает нас повсюду. В одних случаях оно полезно, и мы стараемся его увеличить. В других – вредно, и мы ведем с ним борьбу.

Привести примеры полезного и вредного трения и методы борьбы с ним.

Попробуйте  ответить на вопросы:

1.     Зачем в двигатель автомобиля наливают масло?

2.     Зачем спортсмены-лыжники на лыжи наносят особую смазку?

3.     Зачем подшипники колес и педалей велосипедов смазывают солидолом?

4.     Зачем легкоатлеты надевают спортивную обувь с шипами?

5.     Дайте физическое обоснование пословицу: “Коси коса пока роса; роса долой и мы домой”. Почему при росе легче косить?

6.     Объясните поговорки:

• Не подмажешь – не поедешь!
• Пошло дело, как по маслу.
• Угря в руках не удержишь!
• Лыжи скользят по погоде.
• Из навощенной нити сеть не сделаешь.
• Ржавый плуг только по пахоте очищается.

7.     Начало темнеть. Робинзон подумал: “Хорошо бы разжечь костер”. Но тут же вспомнил: “Спичек-то нет”. Что делать? Как разжечь костер без спичек?

Каковы причины возникновения силы трения?
Какие виды трения существуют?

 

СИЛЫ  УПРУГОСТИ

                                                                                          Силы упругости возникают при деформации тел и исчезают, когда она прекращается.

Деформация – Изменение объёма или формы тела. Раз силы упругости возникают только при деформации тел, то значения их обычно определяются

Изменениями длины и формы тела.

Для того, чтобы резиновый шнур или пружина действовали  с некоторой силой на ваши руки, эти тела нужно предварительно растянуть, т.е деформировать. Чтобы упругая сетка батута подбросила акробата, её нужно предварительно прогнуть. При изменении объёма или формы твёрдых тел возникают силы упругости, препятствующие этим изменениям.

          Упругой называется деформация, при которой тело восстанавливает свои первоначальные размеры и форму, как только прекращается действие силы, вызвавшей эту деформацию.

           При малых изменениях формы и объёма тела связь силы упругости   с этими изменениями экспериментальным путём установил английский естествоиспытатель  Роберт  Гук.

Закон Гука:

При упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела:

                            F =  k ∆l = k x, где

 ∆ l  - удлинение шнура            ∆ l = l – l₀ = x

       - коэффициент упругости или жёсткость.

      Учитывая, что координата   х  и проекция силы упругости деформированного тела на ось  х имеют противоположные знаки, можно также  записать:

                             F_x  = - k х

 

ЗАДАНИЕ:

1. Составить конспект, выделив определения и формулы.

2. Выполнить тест (сколько сможете)

Тест  “Сила упругости”

1.. Сила упругости возникает, когда:
а) тело распрямляется
б) тело деформируется
в) тело движется

2. Какая из приведённых формул соответствует закону Гука:
а) F = kΔl
б) s = vt
в) m = ρV

3. Сила упругости зависит от:
а) модуля силы, деформирующей тело
б) жёсткости деформируемого тела
в) деформации
г) все ответы верны

4. Какие деформации называют упругими:
а) те, после которых тело возвращается к начальным размерам и форме
б) которые вызывают сохраняющееся изменение формы тела
в) такие, при которых тело разрушается

5. Как вес зависит от массы тела:
а) чем меньше масса тела, тем больше вес
б) вес не зависит от массы тела
в) чем больше масса тела, тем больше вес

6. Необходимо найти силу тяжести, действующую на вазу с цветами, если её масса 1,5 кг:
а) 1500 Н
б) 15 Н
в) 150 Н

7. В мешок досыпали 20 кг сахарного песка. Как изменился вес мешка:
а) увеличился на 10 Н
б) увеличился на 20 Н
в) увеличился на 200 Н

8. Действие силы зависит от:
а) ее модуля, направления и точки приложения силы
б) точки приложения силы
в) направления

9. Деформация это:
а) сохранение формы тела
б) сохранение скорости движения тела
в) изменение формы тела

10. Сила упругости это сила:
а) с которой Земля притягивает тела
б) возникающая при деформации
в) притяжение всех тел во вселенной

11. В каком веке был открыт закон Гука:
а) в 17
б) в 18
в) в 20

12. Основной величиной закона Гука является:
а) сила тяжести
б) сила упругости
в) сила притяжения

13. Сила упругости измеряется в:
а) Ньютонах (Н)
б) Джоулях (Дж)
в) Омах (Ом)

14. Одним из видов деформации является:
а) нагревание
б) переход из одного агрегатного состояния в другое
в) сжатие

15. Причина, по которой возникает сила упругости:
а) частицы тел притягиваются друг другу или отталкиваются друг от друга
б) частицы тел притягиваются друг к другу
в) частицы тел отталкиваются друг от друга

16. От чего зависит жесткость пружины:
а) от массы и материала
б) от формы, размера и материала
в) от размера и массы

17. Динамометр – это:
а) прибор, с помощью которого измеряют тяжесть
б) прибор для измерения давления
в) прибор, с помощью которого измеряют силу

18. Математическая формула закона Гука:
а) Fупр= 2kx
б) Fупр= – kx
в) Fупр= – 2kx

19. Сила упругости включает в себя:
а) силу трения
б) силу тяжести
в) силу реакции опоры

20. Определите силу (в Н), под действием которой пружина жёсткостью 200 Н/м удлинится на 5 см:
а) 1
б) 10
в) 100

21. К концу пружины жесткостью 25 Н/м прикрепили конец пружины 100 Н/м и растянули за свободные концы. При этом первая пружина жесткостью 25 Н/м растянулась на 4 см. Чему равно удлинение второй пружины жесткостью 100 Н/м:
а) 1 см
б) 2 см
в) 4 см

22. На полу лифта, начинающего движение вверх с ускорением а, лежит груз массой m. Каков вес этого груза:
а) m (g – a)
б) m (g + a)
в) mg

23. Деревянную коробку массой 10 кг равномерно тянут по горизонтальной деревянной доске с помощью горизонтальной пружины. Удлинение пружины – 0,2 м. Коэффициент трения равен 0,4. Чему равна жёсткость пружины:
а) 80 Н/м
б) 800 Н/м
в) 200 Н/м

24. Пружина с жёсткостью k = 104 Н/м  под действием силы 1000 Н растянется на:
а) 1 м
б) 10 см
в) 1 см

25. В каком пункте перечислены только физические явления:
а) падение книги со стола, сила трения, плотность
б) линейка, температура, вес тела
в) книга, плотность, сила трения, сила упругости

26. Можно ли считать, что 3-й закон Ньютона является следствием 2-го:
а) можно, при определенных условиях
б) всегда можно
в) нет

27. Силу упругости, действующую на тело со стороны опоры, называют силой реакции опоры. Это утверждение является:
а) названием явления
б) гипотезой
в) определением

28. В каком пункте перечислены лишь физические тела:
а) твердое тело, скорость, книга
б) твердое тело, пружина, инерция
в) скорость, сила трения, автомобиль

29. При увеличении величины деформации что происходит с законом Гука:
а) не перестаёт действовать
б) перестаёт действовать
в) оба варианта возможны

30. Вектор силы:
а) противоположен направлению деформации тела
б) иногда противоположен направлению деформации тела
в) оба варианта возможны