Forța de frecare fapte interesante. Forța de frecare Este posibilă transformarea apei dintr-un conductor într-un izolator

În lumea din jurul nostru, există multe fenomene fizice: tunete și fulgere, ploaie și grindină, curent electric, frecare... Raportul nostru de astăzi este dedicat frecării. De ce apare frecarea, ce afectează, de ce depinde forța de frecare? Și, în sfârșit, fricțiunea este prietenă sau dușmană?

Ce este forța de frecare?

După ce ai alergat puțin, poți să călătorești lamuritor pe poteca de gheață. Dar încearcă să o faci pe asfalt normal. Cu toate acestea, nu merită încercat. Nimic nu va funcționa. Vinovatul eșecului tău va fi o forță de frecare foarte mare. Din același motiv, este dificil să muți o masă masivă sau, să zicem, un pian.

În locul în care două corpuri se întâlnesc, există întotdeauna o interacțiune, care împiedică mișcarea unui corp pe suprafața altuia. Se numește frecare. Iar amploarea acestei interacțiuni este forța de frecare.

Tipuri de forțe de frecare

Imaginați-vă că trebuie să mutați un dulap greu. Puterea ta clar nu este suficientă. Să creștem forța „de mișcare”. În același timp, crește și forța de frecare. odihnă.Și este îndreptat în direcția opusă mișcării dulapului. În cele din urmă, forța „de mișcare” „învinge” și cabinetul începe să se miște. Acum, forța de frecare își face cont alunecare. Dar este mai mică decât forța de frecare statică și este mult mai ușor să mutați dulapul mai departe.

Desigur, trebuia să urmărești cum 2-3 oameni rostogolesc o mașină grea cu motorul oprit brusc. Oamenii care împing o mașină nu sunt oameni puternici, ci doar o forță de frecare care acționează asupra roților mașinii rulare. Acest tip de frecare apare atunci când un corp se rostogolește peste suprafața altuia. Se poate rula o minge, un creion rotund sau fațetat, roți de tren etc.. Acest tip de frecare este mult mai mică decât forța de frecare de alunecare. Prin urmare, este foarte ușor să mutați mobila grea dacă este echipată cu roți.

Dar, în acest caz, forța de frecare este îndreptată împotriva mișcării corpului, prin urmare, reduce viteza corpului. Dacă nu ar fi „firea ei dăunătoare”, care a accelerat pe o bicicletă sau cu rotile, s-ar putea bucura de călărie la infinit. Din același motiv, o mașină cu motorul oprit va continua să se miște prin inerție o perioadă de timp, apoi se va opri.

Deci, amintiți-vă, există 3 tipuri de forțe de frecare:

• frecare de alunecare;
• frecare la rulare;
• rest frecare.

Rata cu care se schimba viteza se numeste acceleratie. Dar, deoarece forța de frecare încetinește mișcarea, această accelerație va fi cu semnul minus. Ar fi corect să spun sub acţiunea frecării, corpul se mişcă cu decelerare.

Care este natura frecării

Dacă priviți suprafața netedă a unei mese lustruite sau a gheții printr-o lupă (lupă), veți observa o asperitate minusculă, de care corpul, alunecând sau rostogolindu-se pe suprafața sa, se agăță. La urma urmei, corpul care se mișcă de-a lungul acestor suprafețe are și proeminențe similare.

În punctele de contact, moleculele sunt atât de apropiate încât încep să se atragă reciproc. Dar corpul continuă să se miște, atomii se îndepărtează unul de celălalt, legăturile dintre ei se rup. Aceasta vibrează atomii eliberați de atracție. Aproximativ la fel ca un arc eliberat de tensiune oscilează. Percepem aceste vibrații ale moleculelor ca încălzire. De aceea frecarea este întotdeauna însoțită de o creștere a temperaturii suprafețelor de contact.

Deci există două motive pentru acest fenomen:

• nereguli pe suprafața corpurilor în contact;
• fortele de atractie intermoleculara.

De ce depinde forța de frecare?

Probabil ați observat cum sania încetinește brusc dacă intră într-o zonă nisipoasă. Și încă o observație interesantă, atunci când este o persoană pe sanie, ea va merge într-o singură direcție de deal. Și dacă doi prieteni se mută împreună, sania se va opri mai repede. Prin urmare, forța de frecare este:

• depinde de materialul suprafețelor de contact;
• în plus, frecarea crește odată cu creșterea greutății corporale;
• acţionează în direcţia opusă mişcării.

Minunata știință a fizicii este de asemenea bună, deoarece multe dependențe pot fi exprimate nu numai în cuvinte, ci și sub formă de semne (formule) speciale. Pentru forța de frecare arată astfel:

Ftr = kN Unde:

Ftr - forța de frecare.

k - coeficient de frecare, care reflectă dependența forței de frecare de material și puritatea prelucrării acestuia. Să zicem dacă metalul se rostogolește pe metal k=0,18, dacă patinezi pe gheață k=0,02 (coeficientul de frecare este întotdeauna mai mic de unu);

N este forța care acționează asupra suportului. Dacă corpul se află pe o suprafață orizontală, această forță este egală cu greutatea corpului. Pentru un plan înclinat, este mai mică decât greutatea și depinde de unghiul de înclinare. Cu cât dealul este mai abrupt, cu atât este mai ușor să aluneci în jos și cu atât poți conduce mai mult.

Și, după ce am calculat forța de frecare în repaus a dulapului folosind această formulă, vom afla ce forță trebuie aplicată pentru a-l muta de la locul său.

Lucrul forței de frecare

Dacă asupra corpului acționează o forță, sub acțiunea căreia corpul se mișcă, atunci se lucrează întotdeauna. Munca forței de frecare are propriile sale caracteristici: la urma urmei, nu provoacă mișcare, ci o împiedică. Prin urmare, munca pe care o face va fi întotdeauna negativ, adică cu semnul minus indiferent în ce direcție se mișcă corpul.

Frecarea este prieten sau dușman

Forțele de frecare ne însoțesc peste tot, aducând daune tangibile și... beneficii mari. Imaginați-vă că frecarea a dispărut. Un observator uluit ar vedea cum munții se prăbușesc, copacii se smulg din pământ, vânturile de uragan și valurile mării domină la nesfârșit pământul. Toate corpurile alunecă în jos undeva, transportul se destramă în părți separate, deoarece șuruburile fără frecare nu își îndeplinesc rolul, o urâțenie invizibilă ar dezlega toate șireturile și nodurile, mobilierul, care nu este ținut de forțele de frecare, aluneca în colțul cel mai de jos al încăperii. .

Să încercăm să scăpăm, să scăpăm din acest haos, dar fără frecare nu putem face nici un pas. La urma urmei, frecarea este cea care ne ajută să împingem de pe sol când mergem. Acum este clar de ce drumurile alunecoase sunt acoperite cu nisip iarna...

Și, în același timp, uneori frecarea provoacă daune semnificative. Oamenii au învățat să reducă și să crească frecarea, obținând mari beneficii din aceasta. De exemplu, pentru tragerea sarcinilor grele, s-au inventat roțile, înlocuind frecarea de alunecare cu rularea, care este mult mai mică decât frecarea de alunecare.

Deoarece corpul de rulare nu trebuie să se agațe de multe neregularități mici ale suprafeței, ca la alunecarea corpurilor. Apoi au echipat roțile cu anvelope cu un model adânc (benzi de rulare).

Ați observat că toate anvelopele sunt din cauciuc și negre?

Se dovedește că cauciucul ține bine roțile pe drum, iar cărbunele adăugat cauciucului îi conferă o culoare neagră, rigiditatea și rezistența necesară. În plus, vă permite să măsurați distanța de frânare în cazul unor accidente pe drum. La urma urmei, la frânare, cauciucul lasă o urmă neagră clară.

Dacă este necesar, reduceți frecarea, utilizați uleiuri lubrifiante și unsoare uscată de grafit. O invenție remarcabilă a fost crearea diferitelor tipuri de rulmenți cu bile. Ele sunt utilizate într-o varietate de mecanisme, de la o bicicletă la cele mai recente aeronave.

Există frecare în lichide?

Când un corp este staționar în apă, nu există frecare împotriva apei. Dar de îndată ce începe să se miște, apare fricțiunea, adică. apa rezistă mișcării oricăror corpuri din ea.

Aceasta înseamnă că malul, creând frecare, „încetinește” apa. Și, din moment ce frecarea apei de pe țărm îi reduce viteza, nu ar trebui să înoți în mijlocul râului, deoarece acolo curentul este mult mai puternic. Peștii și animalele marine au o formă astfel încât frecarea corpului lor pe apă să fie minimă.

Designerii oferă aceeași raționalizare submarinelor.

Cunoașterea noastră cu alte fenomene naturale va continua. Până ne întâlnim din nou, prieteni!

Dacă acest mesaj ți-a fost de folos, m-aș bucura să te văd

Nu merg - doar merg

Pentru că este înghețată

Dar cade grozav!

De ce nu este nimeni fericit?

O astfel de rimă naivă la prima vedere – și cât de mult conține când o privești din punct de vedere fizic! La urma urmei, tocmai în el este conținut sistemul unei atitudini contradictorii față de forța notorie a frecării. Această bătălie constantă, în care două concepte concurează între ele - răul și beneficiile forței de frecare, nu va avea niciodată un câștigător. La urma urmei, ceea ce este convenabil și benefic pentru o persoană este adesea chiar opusul pentru altul - rău, ca în această poezie.

Îți amintești povestea lui Nikolai Nosov despre toboganul de gheață pe care băieții l-au construit în curte? Și când au plecat toți la cină, a ieșit cel care nu a participat la construcție. A încercat să se cațere pe ea, dar doar s-a rănit, dar nu a putut să se cațere. Și copilul a ghicit să stropească nisip pe gheață - a devenit foarte convenabil să urce până în vârf chiar și pe gheață! Așa că, întărindu-se cu ajutorul nisipului între gheața alunecoasă și talpă, băiatul și-a dat seama că folosirea frecării îi permite să depășească obstacolele.

Dar după prânz, copiii au ieșit cu cuburi de gheață pentru a-și plimba toboganul după pofta inimii. Dar nu era acolo: sania nu merge pe nisip! Pentru ei, această situație s-a întors, arătând răul frecării.

Observăm cazuri similare iarna, când băieții rulează cărări de gheață și se grăbesc de-a lungul lor cu o fugă, parcurgând distanța în câteva minute! Și apoi bătrânii șochează, alunecă pe rolele acoperite de zăpadă și cad, rupându-și brațele și picioarele. Iată din nou exemple ilustrative, în care în același caz coexistă atât răul, cât și beneficiul forței de frecare.

Pentru a reduce forța de frecare, schiorii își ung schiurile cu unguente speciale pentru a crește viteza în deplasare. Patinoarele, unde sunt angajați patinatorii sau patinatorii artistici, sunt udate și curățate periodic - tot pentru a reduce frecarea. Iar potecile, dimpotrivă, sunt stropite cu nisip sau cenuşă pentru ca nimeni să nu cadă pe ele. Unii inovatori au venit chiar cu ideea de a lipi bucăți de șmirghel de tălpile cizmelor și cizmelor de iarnă doar pentru a crește forța de frecare.

Același lucru se întâmplă și cu roțile mașinilor. Nu este un secret pentru nimeni că, odată cu debutul iernii, șoferii își „încălcă” caii de fier în „anvelope de iarnă” speciale. În caz contrar, fără o forță de frecare utilă, mașina derapează la viraje, conduce și de multe ori șoferul nu se descurcă bine. Și cum se termină accidentul, fiecare știe singur.

Ceva despre iarnă, dar despre gheață, dar despre cădere. Dar există și alte momente în viața de zi cu zi în care puteți vedea clar cum răul și beneficiile forței de frecare concurează între ele? Desigur că au! Sunt peste tot. Chiar și în camera noastră.

Iată, de exemplu, un dulap imens și greu. Stă în picioare, ca și cum ar fi înrădăcinat la fața locului, și nu se mișcă. Și dacă forța de frecare a dispărut brusc, ce s-ar putea întâmpla atunci? Și acest hulk ar fi trecut de la cea mai ușoară împingere prin cameră! Și încă nu se știe dacă am reuși să o evităm. Forță de frecare bună, utilă!

Dar mama a decis să rearanjeze mobila. Și trebuie să mutați acest dulap notoriu pe alt perete. Unu, doi, ia-o! Trei - patru, încordate! Doar totul se dovedește a fi inutil: cu cât obiectul este mai greu, cu atât forța de frecare se ține mai puternică de el. Forță teribilă, urâtă!

Din nou, ei concurează între ei - răul și beneficiul forței de frecare. Nu este nevoie de concurență! Trebuie doar să cunoști bine legile fizice și să poți extrage beneficii practice din aceste cunoștințe. Nu este necesar în acest sens, ar trebui redus: pentru a face suprafețele de contact mai netede, alunecoase. Pentru aceasta, cineva sfătuiește să unge podeaua cu săpun sau ulei, cineva pune o cârpă umedă sub picioarele unui obiect greu. Și acum - unu - doi - și gata! S-a mutat destul de ușor un fel de colos de la locul său.

Forța de frecare ne însoțește constant pe tot parcursul vieții noastre, la fel cum Undeva ne creează neplăceri, dar undeva nu ne putem lipsi de ea. Dar oricum ar fi, ea există, iar sarcina noastră este să învățăm cum să folosim legile fizice în așa fel încât viața noastră să devină mai comodă și mai confortabilă.

Știți că în 1500, genialul Leonardo da Vinci era foarte interesat de ce depinde forța de frecare și ce este aceasta? Experimentele ciudate pe care le-a condus au provocat o surpriză considerabilă în rândul studenților săi și la ce se mai putea aștepta de la oamenii care văd cum un om de știință talentat trage o frânghie pe podea, fie desfășurată pe toată lungimea ei, fie răsucită strâns. Acestea și alte experimente similare i-au permis puțin mai târziu (în 1519) să concluzioneze: forța de frecare care apare atunci când un corp intră în contact direct cu suprafața altuia depinde de sarcină (forța de apăsare), nu depinde de zona de interacțiune și este direcționată. în sens opus faţă de partea de mişcare.

Descoperirea formulei

Au trecut 180 de ani, iar modelul Leonardo a fost redescoperit de G. Amonton, iar în 1781 S. O. Coulomb i-a dat formularea finală în lucrările sale. Meritul acestor doi oameni de știință este că au introdus o astfel de constantă fizică ca coeficientul de frecare, făcând astfel posibilă derivarea unei formule prin care este posibil să se calculeze cu ce este egală forța de frecare pentru o anumită pereche de materiale care interacționează. Până acum, această expresie

F t = k t x P, unde

P este forța de apăsare (sarcina), iar k t este coeficientul de frecare, de la an la an migrează către diverse manuale și manuale de fizică, iar coeficienții înșiși au fost de multă vreme calculați și sunt cuprinsi în cărțile de referință standard de inginerie. S-ar părea că în sfârșit, odată cu acest fenomen, a venit claritatea deplină, dar nu a fost acolo.

Nuanțe noi

În secolul al XIX-lea, oamenii de știință s-au convins că formularea propusă de Amonton și Coulomb nu este universală și absolut corectă, iar forța de frecare depinde nu numai de coeficienți și de sarcina aplicată. În plus, există un al treilea factor - calitatea tratamentului de suprafață. În funcție de faptul că este netedă sau aspră, forța de frecare va lua o valoare diferită. În principiu, acest lucru este destul de logic: mutarea unui obiect alunecat este mult mai ușoară în comparație cu mutarea unui obiect cu o suprafață neuniformă. Și la sfârșitul secolului al XIX-lea, au apărut noi realizări în studiul vâscozității și a devenit clar cum acționează forța de frecare în lichide. Și deși lubrifierea suprafețelor de frecare a fost folosită încă de la începutul apariției tehnologiei, abia în 1886, datorită lui O. Reynolds, a apărut o teorie coerentă dedicată lubrifierii.
Deci, dacă este suficient și nu există un contact direct între două obiecte, forța de frecare depinde doar de hidrodinamica acesteia. Iar dacă nu este suficient lubrifiant, atunci sunt activate toate cele trei mecanisme: forța Coulomb, forța de rezistență vâscoasă și forța care împiedică pornirea dintr-un loc. Crezi că această teorie a pus capăt studiului acestui fenomen? Așa este, nu. La începutul secolului al XX-lea, s-a dovedit că la viteze mici, în absența lubrifierii, apare efectul Stribeck. Esența sa este că atunci când nu există lubrifiere, forța de rezistență nu scade imediat de la forța de pornire la nivelul forței Coulomb, ci scade treptat pe măsură ce viteza crește. În secolul al XX-lea, cercetările ulterioare în acest domeniu au adus atât de multe informații noi încât trebuiau sistematizate cumva. Drept urmare, a apărut o întreagă știință - tribologia, care studiază modul în care funcționează forța de frecare în natură. Doar în SUA numărul oamenilor de știință care lucrează în acest domeniu a depășit o mie de oameni, iar în lume sunt publicate anual peste 700 de articole pe această temă. Este curios ce altceva vor mai putea descoperi oamenii de știință interesanți? Așteaptă și vezi!

Instituție de învățământ bugetar municipal

„Școala secundară Pervomaiskaya”

Pervomaisky

Cercetare

„Forța de frecare și proprietățile sale utile”

Completat de: Platon Alexey,

elev 9 – clasa „D”.

supraveghetor:

,

Profesor de fizică

Pervomaisky

Regiunea Tambov

2012

1. Introducere 3

2. Cercetarea opiniei publice. 4

3. Ce este frecarea (un pic de teorie). 5

3.1. Frecarea repausului. 5

3.2. Frecare de alunecare. 6

3.3. Frecare de rulare. 6

3.4. Referință istorică. 8

3.5. Coeficient de frecare. 9

3.6. Rolul forțelor de frecare. unsprezece

4. Rezultatele experimentelor. 12

5. Lucrări de proiectare și concluzii. 13

6. Concluzie. 15

7. Lista literaturii folosite. 16

1. Introducere

Problemă:Pentru a înțelege dacă avem nevoie de forță de frecare și pentru a afla proprietățile sale utile.

Cum accelerează mașina și ce forță o încetinește la frânare? De ce „derapează” mașina pe un drum alunecos? Ce cauzează uzura rapidă a pieselor? De ce nu poate o mașină să se oprească brusc atunci când accelerează la viteze mari? Cum sunt ținute plantele în sol? De ce un pește viu este greu de ținut în mână? Cum să explic procentul mare de răni și accidente de circulație în timpul iernii cu gheață neagră?

Legile frecării oferă răspunsuri la aceste și multe alte întrebări legate de mișcarea corpurilor.

Din întrebările de mai sus rezultă că frecarea este atât un fenomen dăunător, cât și benefic.

În secolul al XVIII-lea, un fizician francez a descoperit legea conform căreia forța de frecare între solide nu depinde de aria de contact, ci este proporțională cu forța de reacție a suportului și depinde de proprietățile suprafețelor de contact. . Dependența forței de frecare de proprietățile suprafețelor de contact este caracterizată de coeficientul de frecare. Coeficientul de frecare se află în intervalul de la 0,5 la 0,15. Deși de atunci au fost înaintate multe ipoteze pentru a explica această lege, încă nu există o teorie completă a forței de frecare. Frecarea este determinată de proprietățile suprafeței solidelor și acestea sunt foarte complexe și nu au fost încă explorate pe deplin.

Principalele obiective ale acestui proiect : 1) Să studieze natura forțelor de frecare; să investigheze factorii de care depinde frecarea; luați în considerare tipurile de frecare.

2) Aflați cum a primit o persoană cunoștințe despre acest fenomen, care este natura lui.

3) Arată ce rol joacă fenomenul de frecare sau absența acestuia în viața noastră; răspunde la întrebarea: „Ce știm despre acest fenomen?”

4) Creați experimente demonstrative; explica rezultatele fenomenelor observate.

Sarcini: Să urmărească experiența istorică a omenirii în utilizarea și aplicarea acestui fenomen; aflați natura fenomenului de frecare, legile frecării; efectuați experimente care confirmă regularitățile și dependențele forței de frecare; gândiți și creați experimente demonstrative care să demonstreze dependența forței de frecare de forța presiunii normale, de proprietățile suprafețelor de contact, de viteza mișcării relative a corpurilor.

Pentru atingerea acestor obiective, acest proiect a lucrat în următoarele domenii:

1) Cercetarea opiniei publice;

2) Studiul teoriei frecării;

3) Experimentare;

4) Design.

Urgența problemei. Fenomenul de frecare este foarte frecvent în viața noastră. Toate mișcările corpurilor în contact unul față de celălalt au loc întotdeauna cu frecare. Forța de frecare afectează întotdeauna într-o măsură mai mare sau mai mică natura mișcării.

Ipoteză. Forța de frecare este utilă, depinde de tipul suprafețelor de frecare și de forța de presiune.

Semnificație practică constă în aplicarea dependenţei forţei de frecare de forţa de reacţie a suportului, de proprietăţile suprafeţelor de contact, de viteza de mişcare în natură. De asemenea, este necesar să se țină cont de acest lucru în tehnologie și în viața de zi cu zi.

Interes științific constă în faptul că în procesul studierii acestei probleme s-au obținut unele informații cu privire la aplicarea practică a fenomenului de frecare.

2. Cercetarea opiniei publice.

Obiective: arătați ce rol joacă fenomenul de frecare sau absența acestuia în viața noastră; răspunde la întrebarea: „Ce știm despre acest fenomen?”

Au fost studiate proverbe și zicători, în care se manifestă forța de frecare a repausului, rostogolirii, alunecării, s-a studiat experiența umană în aplicarea frecării, modalități de combatere a frecării.

Proverbe și zicători:

Nu va fi zăpadă, nu va fi nici urmă.

Un cărucior liniştit va fi pe munte.

Este dificil să înoți pe apă.

Îți place să călărești, îți place să cari sănii.

Răbdarea și munca vor macina totul.

Din asta, căruța a cântat că nu a mai mâncat gudron de mult.

Și mâzgăliri, și role, și trăsături, și role. Și totul cu limbaj.

El minte că coase cu mătase.

Luați o monedă și frecați-o pe o suprafață aspră. Vom simți clar rezistența - aceasta este forța de frecare. Dacă freci mai repede, moneda va începe să se încălzească, amintindu-ne că căldura este eliberată în timpul frecării - un fapt cunoscut omului din epoca de piatră, deoarece în acest fel oamenii au învățat prima dată să facă foc.

Frecarea ne permite să mergem, să stăm, să lucrăm fără teamă că cărțile și caietele vor cădea de pe masă, că masa va aluneca până când se lovește de un colț, iar stiloul ne alunecă din degete.

Frecarea contribuie la stabilitate. Tâmplarii nivelează podeaua astfel încât mesele și scaunele să rămână acolo unde sunt.

Cu toate acestea, puțină frecare pe gheață poate fi folosită cu succes din punct de vedere tehnic. Dovadă în acest sens sunt așa-numitele drumuri de gheață, care au fost amenajate pentru îndepărtarea lemnului de la locul de tăiere la calea ferată sau la punctele de rafting. Pe un astfel de drum, care are șine netede de gheață, doi cai trag o sanie încărcată cu 70 de tone de bușteni.

Frecarea nu este doar o frână la mișcare. Acesta este și motivul principal al uzurii dispozitivelor tehnice, problemă cu care omul s-a confruntat și în zorii civilizației. În timpul săpăturilor unuia dintre cele mai vechi orașe sumeriene - Uruk - au fost găsite rămășițele unor roți masive din lemn, care au o vechime de 4,5 mii de ani. Roțile sunt împânzite cu cuie de cupru cu scopul evident de a proteja trenul de vagon de uzură.

Și în epoca noastră, lupta împotriva uzurii dispozitivelor tehnice este cea mai importantă problemă de inginerie, a cărei soluție cu succes ar economisi zeci de milioane de tone de oțel, metale neferoase și ar reduce drastic producția multor mașini și piese de schimb. pentru ei.

Deja în antichitate, inginerii aveau la dispoziție mijloace atât de importante pentru reducerea frecării în mecanismele în sine, precum un rulment de alunecare metalic înlocuibil lubrifiat cu grăsime sau ulei de măsline și chiar un rulment de rulare.

Primii rulmenți din lume sunt bucle de centură care susțin osiile cărucioarelor sumeriene antediluviane.

Rulmenții cu inserții metalice înlocuibile erau bine cunoscuți în Grecia antică, unde erau utilizați în porți de puțuri și mori.

Desigur, frecarea joacă un rol pozitiv în viața noastră, dar este și periculoasă pentru noi, mai ales iarna, în perioada de gheață.

3. Ce este frecarea (o mică teorie)

Obiective:să studieze natura forțelor de frecare; să investigheze factorii de care depinde frecarea; luați în considerare tipurile de frecare.

Forța de frecare

Dacă încercăm să mutăm dulapul, vom vedea imediat că nu este atât de ușor să o facem. Mișcarea lui va fi împiedicată de interacțiunea picioarelor cu podeaua pe care stă. Există 3 tipuri de frecare: frecare statică, frecare de alunecare, frecare de rulare. Vrem să aflăm cum diferă aceste specii unele de altele și ce au în comun?

3.1. Frecarea repausului

Pentru a afla esența acestui fenomen, puteți efectua un experiment simplu. Să punem blocul pe o scândură înclinată. Dacă unghiul de înclinare al plăcii nu este prea mare, bara poate rămâne pe loc. Ce îl va împiedica să alunece în jos? Frecarea repausului.

Să ne apăsăm mâna pe caietul întins pe masă și să-l mișcăm. Caietul se va mișca în raport cu masă, dar se va odihni în raport cu palma noastră. Cum am făcut ca acest caiet să se miște? Cu ajutorul frecării restului caietului de mână. Frecarea statică deplasează sarcinile pe o bandă transportoare în mișcare, împiedică desfacerea șireturilor, menține cuiele înfipte într-o placă etc.

Forța de frecare statică poate fi diferită. Crește odată cu forța care se străduiește să mute corpul de la locul său. Dar pentru oricare două corpuri în contact, are o anumită valoare maximă, care nu poate fi mai mare decât. De exemplu, pentru un bloc de lemn pe o placă de lemn, forța maximă de frecare statică este de aproximativ 0,6 din greutatea sa. Aplicând asupra corpului o forță care depășește forța maximă de frecare statică, vom muta corpul de la locul său, iar acesta va începe să se miște. Frecarea statică va fi apoi înlocuită cu frecarea de alunecare.

3.2. Frecare de alunecare

Ce face ca sania care se rostogolește pe munte să se oprească treptat? din cauza frecării de alunecare. De ce un disc care alunecă pe gheață încetinește? Datorită frecării de alunecare, întotdeauna îndreptată în direcția opusă direcției de mișcare a corpului. Cauzele forței de frecare:

1) Rugozitatea suprafețelor corpurilor în contact. Chiar și acele suprafețe care arată netede, de fapt, au întotdeauna neregularități microscopice (proeminențe, depresiuni). Când un corp alunecă peste suprafața altuia, aceste nereguli se prind unele de altele și astfel interferează cu mișcarea;

2) atracție intermoleculară care acționează la punctele de contact ale corpurilor de frecare. Există atracție între moleculele unei substanțe la distanțe foarte mici. Atractia moleculara se manifesta in acele cazuri cand suprafetele corpurilor in contact sunt bine lustruite. Deci, de exemplu, cu alunecarea relativă a două metale cu suprafețe foarte curate și uniforme, prelucrate în vid folosind o tehnologie specială, forța de frecare este mult mai puternică decât forța de frecare dintre blocurile de lemn între ele, iar alunecarea ulterioară devine imposibilă. .

3.3. frecare de rulare

Dacă corpul nu alunecă pe suprafața altui corp, ci, ca o roată sau un cilindru, se rostogolește, atunci frecarea care are loc în punctul de contact al acestora se numește frecare de rulare. Roata de rulare este oarecum presată în patul drumului și, prin urmare, există întotdeauna un mic tubercul în fața ei, care trebuie depășit. Tocmai faptul că roata de rulare trebuie să intre în mod constant în tuberculul care apare în față, iar frecarea de rulare se datorează. În același timp, cu cât drumul este mai greu, cu atât mai puțină frecare la rulare. Cu aceleași sarcini, forța de frecare de rulare este mult mai mică decât forța de frecare de alunecare (acest lucru a fost observat în antichitate). Deci, picioarele obiectelor grele, precum paturi, piane etc., sunt prevăzute cu role. În inginerie, pentru a reduce frecarea în mașini, rulmenții cu role, altfel numiți rulmenți cu bile și cu role, sunt utilizați pe scară largă.

Aceste tipuri de frecare sunt denumite frecare uscată. Știm de ce cartea nu cade prin masă. Dar ce o împiedică să alunece dacă masa este ușor înclinată? Răspunsul nostru este frecarea! Vom încerca să explicăm natura forței de frecare.

La prima vedere, este foarte simplu de explicat originea forței de frecare. La urma urmei, suprafața mesei și coperta cărții sunt aspre. Acest lucru se simte la atingere și la microscop se poate observa că suprafața unui corp solid seamănă mai ales cu o țară muntoasă. Nenumărate proeminențe se lipesc unele de altele, se deformează puțin și împiedică alunecarea cărții. Astfel, forța de frecare statică este cauzată de aceleași forțe de interacțiune moleculară ca și elasticitatea obișnuită.

Dacă creștem înclinarea mesei, cartea va începe să alunece. Evident, în acest caz, începe „ciobirea” tuberculilor, ruperea legăturilor moleculare care nu sunt capabile să reziste la sarcina crescută. Forța de frecare încă acționează, dar va fi deja forța de frecare de alunecare. Nu este greu de detectat „clivajul” tuberculilor. Rezultatul acestei „ciobiri” este uzura pieselor de frecare.

S-ar părea că cu cât suprafețele sunt lustruite mai atent, cu atât ar trebui să fie mai mică forța de frecare. Într-o anumită măsură, așa este. Măcinarea reduce, de exemplu, forța de frecare dintre două bare de oțel. Dar nu nelimitat! Forța de frecare începe brusc să crească cu o creștere suplimentară a netezimii suprafeței. Acest lucru este neașteptat, dar de înțeles.

Pe măsură ce suprafețele sunt netezite, acestea se potrivesc din ce în ce mai aproape una de cealaltă.

Cu toate acestea, atâta timp cât înălțimea neregulilor depășește mai multe raze moleculare, nu există forțe de interacțiune între moleculele suprafețelor învecinate. La urma urmei, acestea sunt forțe cu rază foarte scurtă de acțiune. Când se atinge o anumită perfecțiune a șlefuirii, suprafețele se vor apropia atât de mult încât forțele de coeziune ale moleculelor vor intra în joc. Ele vor începe să prevină mișcarea barelor una față de alta, ceea ce asigură forța de frecare statică. Când barele netede alunecă, legăturile moleculare dintre suprafețele lor sunt rupte, la fel cum legăturile din interiorul tuberculilor înșiși sunt distruse pe suprafețele aspre. Ruperea legăturilor moleculare este principala diferență dintre forțele de frecare și forțele elastice. Când apar forțe elastice, astfel de discontinuități nu apar. Din acest motiv, forțele de frecare depind de viteză.

Adesea, cărțile populare și poveștile științifico-fantastice descriu o imagine a unei lumi fără fricțiuni. Astfel, puteți arăta foarte clar atât beneficiile, cât și daunele frecării. Dar nu trebuie să uităm că frecarea se bazează pe forțele electrice de interacțiune ale moleculelor. Distrugerea frecării ar însemna de fapt distrugerea forțelor electrice și, în consecință, inevitabila dezintegrare completă a materiei.

Dar cunoștințele despre natura frecării nu ne-au venit de la sine. Aceasta a fost precedată de o mare activitate de cercetare a oamenilor de știință experimentali de-a lungul mai multor secole. Nu toate cunoștințele au prins rădăcini ușor și simplu, multe au necesitat verificări și dovezi experimentale multiple. Cele mai strălucite minți ale ultimelor secole au studiat dependența modulului forței de frecare de mulți factori: de aria de contact dintre suprafețe, de tipul de material, de sarcină, de neregularitățile și rugozitatea suprafeței, de viteza relativă a mișcarea corpurilor. Numele acestor oameni de știință: Leonardo da Vinci, Amonton, Leonard Euler, Charles Coulomb - acestea sunt cele mai cunoscute nume, dar au existat și lucrători obișnuiți ai științei. Toți oamenii de știință care au participat la aceste studii au pus la punct experimente în care s-a lucrat pentru a depăși forța de frecare.

3.4. Referință istorică

Era 1500 . Marele artist, sculptor și om de știință italian Leonardo da Vinci a efectuat experimente ciudate, care i-au surprins pe studenții săi.

A târât de-a lungul podelei, acum o frânghie strâns răsucită, apoi aceeași frânghie pe toată lungimea ei. El a fost interesat de răspunsul la întrebarea: forța frecării de alunecare depinde de dimensiunea zonei corpurilor în contact în mișcare? Mecanicii din acea vreme erau profund convinși că, cu cât aria de contact era mai mare, cu atât forța de frecare era mai mare. Ei au raționat așa ceva: cu cât mai multe astfel de puncte, cu atât este mai mare forța. Este destul de evident că pe o suprafață mai mare vor exista mai multe astfel de puncte de contact, așa că forța de frecare ar trebui să depindă de zona corpurilor de frecare.

Leonardo da Vinci s-a îndoit și a început să efectueze experimente. Și am obținut o concluzie uimitoare: forța frecării de alunecare nu depinde de zona corpului în contact. Pe parcurs, Leonardo da Vinci a studiat dependența forței de frecare de materialul din care sunt fabricate corpurile, de mărimea sarcinii asupra acestor corpuri, de viteza de alunecare și de gradul de netezime sau rugozitate al suprafeței lor. A obtinut urmatoarele rezultate:

1. Nu depinde de zonă.

2. Nu depinde de material.

3. Depinde de mărimea sarcinii (proporțional cu aceasta).

4. Nu depinde de viteza de alunecare.

5. Depinde de rugozitatea suprafeței.

1699 . Omul de știință francez Amonton, în urma experimentelor sale, a răspuns la aceleași cinci întrebări în acest fel. Pentru primele trei - la fel, pentru a patra - depinde. Pe a cincea - nu depinde. Sa dovedit, iar Amonton a confirmat o concluzie atât de neașteptată a lui Leonardo da Vinci despre independența forței de frecare față de zona corpurilor în contact. Dar, în același timp, nu a fost de acord cu el că forța de frecare nu depinde de viteza de alunecare; el credea că forța de frecare de alunecare depinde de viteză, dar nu a fost de acord cu faptul că forța de frecare depinde de rugozitatea suprafeței.

În secolele al XVIII-lea și al XIX-lea, au existat până la treizeci de studii pe această temă. Autorii lor au convenit asupra unui singur lucru - forța de frecare este proporțională cu forța presiunii normale care acționează asupra corpurilor în contact. Nu a existat un acord în privința altor aspecte. Faptul experimental a continuat să-i dea nedumerire chiar și pe cei mai proeminenți oameni de știință: forța de frecare nu depinde de zona corpurilor de frecare.

1748 . Membru al Academiei Ruse de Științe Leonhard Euler și-a publicat răspunsurile la cinci întrebări despre frecare. Pentru primele trei - la fel ca și precedentele, dar în al patrulea a fost de acord cu Amonton, iar în al cincilea - cu Leonardo da Vinci.

1779 . În legătură cu introducerea în producție a mașinilor și mecanismelor, este nevoie urgentă de un studiu mai profund al legilor frecării. Remarcabilul fizician francez Coulomb a preluat soluția problemei frecării și i-a dedicat doi ani. A pus la punct experimente la un șantier naval dintr-unul din porturile Franței. Acolo a găsit acele condiții practice de producție în care forța de frecare a jucat un rol foarte important. Coulomb a răspuns la toate întrebările - da. Forța totală de frecare într-o mică măsură depinde încă de dimensiunea suprafeței corpurilor de frecare, este direct proporțională cu forța normală de presiune, depinde de materialul corpurilor de contact, depinde de viteza de alunecare și de gradul de netezime a suprafetelor de frecare. În viitor, oamenii de știință au devenit interesați de problema efectului lubrifierii și au fost identificate tipuri de frecare: lichid, curat, uscat și limită.

Răspunsuri corecte

Forța de frecare nu depinde de aria corpurilor în contact, ci depinde de materialul corpurilor: cu cât forța presiunii normale este mai mare, cu atât forța de frecare este mai mare. Măsurătorile precise arată că modulul forței de frecare de alunecare depinde de modulul vitezei relative.

Forța de frecare depinde de calitatea prelucrării suprafețelor de frecare și de creșterea forței de frecare ca urmare. Dacă suprafețele corpurilor în contact sunt lustruite cu grijă, atunci numărul punctelor de contact cu aceeași forță de presiune normală crește și, în consecință, crește și forța de frecare. Frecarea este asociată cu depășirea legăturilor moleculare dintre corpurile aflate în contact.

3.5 Coeficientul de frecare

Forța de frecare depinde de forța care apasă corpul dat pe suprafața altui corp, adică de forța presiunii normale. N si asupra calitatii suprafetelor de frecare.

Într-un experiment cu un tribometru, forța presiunii normale este greutatea barului. Să măsurăm forța presiunii normale, egală cu greutatea cupei cu greutăți în momentul alunecării uniforme a barei. Să dublăm acum forța presiunii normale punând greutăți pe bară. Punând greutăți suplimentare pe cupă, facem din nou bara să se miște uniform.

Forța de frecare se va dubla apoi. Pe baza unor astfel de experimente, s-a constatat că, cu materialul și starea suprafețelor de frecare neschimbate, forța de frecare a acestora este direct proporțională cu forța presiunii normale, adică.

Valoarea care caracterizează dependența forței de frecare de material și calitatea prelucrării suprafețelor de frecare se numește coeficient de frecare. Coeficientul de frecare este măsurat printr-un număr abstract care arată ce parte din forța presiunii normale este forța de frecare

μ depinde de o serie de motive. Experiența arată că frecarea dintre corpurile aceleiași substanțe, în general, este mai mare decât între corpurile de substanțe diferite. Astfel, coeficientul de frecare al oțelului pe oțel este mai mare decât coeficientul de frecare al oțelului pe cupru. Acest lucru se explică prin prezența forțelor de interacțiune moleculară, care sunt mult mai mari pentru moleculele omogene decât pentru cele eterogene.

Afectează frecarea și calitatea prelucrării suprafețelor de frecare.

Când calitatea prelucrării acestor suprafețe este diferită, atunci dimensiunile rugozității pe suprafețele de frecare nu sunt, de asemenea, aceleași, cu atât aderența acestor rugozități este mai puternică, adică cu atât frecarea μ este mai mare. Prin urmare, același material și calitate de prelucrare a ambelor suprafețe de frecare corespunde cu cea mai mare valoare a font-size: 14.0pt; line-height: 115%"> forte de interactiune. Dacă în formula anterioară de sub F tr înseamnă forța de frecare de alunecare, atunci μ va desemna coeficientul de frecare de alunecare, dacă FTP înlocuiți cu cea mai mare valoare a forței de frecare statică F max ., atunci μ va desemna coeficientul de frecare statică

Acum să verificăm dacă forța de frecare depinde de zona de contact a suprafețelor de frecare. Pentru a face acest lucru, punem 2 bare identice pe patinele tribometrului și măsurăm forța de frecare dintre patine și bara „dublă”. Apoi le punem pe ghidaje separat, interconectându-le unele cu altele și măsurăm din nou forța de frecare. Se pare că, în ciuda creșterii suprafețelor de frecare în al doilea caz, forța de frecare rămâne aceeași. Rezultă că forța de frecare nu depinde de mărimea suprafețelor de frecare. Astfel, la prima vedere, un rezultat ciudat al experimentului este explicat foarte simplu. Prin creșterea zonei suprafețelor de frecare, am crescut astfel numărul de nereguli care se angajează între ele pe suprafața corpurilor, dar, în același timp, am redus forța cu care aceste nereguli sunt presate unele împotriva altora, deoarece am distribuit greutatea barelor pe o suprafață mare.

Experiența a arătat că forța de frecare depinde de viteza de mișcare. Cu toate acestea, la viteze mici, această dependență poate fi neglijată. În timp ce viteza de mișcare este scăzută, forța de frecare crește odată cu creșterea vitezei. Pentru viteze mari se observă o relație inversă: cu creșterea vitezei, forța de frecare scade. Trebuie remarcat faptul că toate relațiile stabilite pentru forța de frecare sunt aproximative.

Forța de frecare variază semnificativ în funcție de starea suprafețelor de frecare. Descrește mai ales puternic în prezența unui strat de lichid, cum ar fi uleiul, între suprafețele de frecare (lubrefiere). Lubrifierea este utilizată pe scară largă în inginerie pentru a reduce forțele de frecare dăunătoare.

3.6. Rolul forțelor de frecare

În tehnologie și în viața de zi cu zi, forțele de frecare joacă un rol imens. În unele cazuri, forțele de frecare sunt benefice, în altele sunt dăunătoare. Forța de frecare ține cuiele, șuruburile, piulițele antrenate; ține fire în materie, noduri legate etc. În absența frecării, ar fi imposibil să coaseți haine, să asamblați un războaie, să puneți împreună o cutie.

Frecarea crește rezistența structurilor; fără frecare, nu se poate efectua nici așezarea pereților unei clădiri, nici fixarea stâlpilor de telegraf, nici fixarea pieselor de mașini și structuri cu șuruburi, cuie, șuruburi. Fără frecare, plantele nu ar putea fi ținute în sol. Prezența frecării statice permite unei persoane să se miște pe suprafața Pământului. Mergând, o persoană împinge Pământul înapoi de la sine, iar Pământul împinge persoana înainte cu aceeași forță. Forța care propulsează o persoană înainte este egală cu forța de frecare statică dintre talpa piciorului și Pământ.

Cu cât o persoană împinge Pământul mai mult înapoi, cu atât forța de frecare statică aplicată piciorului este mai mare și cu atât persoana se mișcă mai repede.

Când o persoană împinge Pământul cu o forță mai mare decât forța de frecare statică finală, piciorul alunecă înapoi, îngreunând mersul. Amintește-ți cât de dificil este să mergi pe gheață alunecoasă. Pentru a facilita mersul pe jos, este necesar să creșteți frecarea statică. În acest scop, suprafața alunecoasă este presărată cu nisip. Acest lucru se aplică și mișcării unei locomotive electrice, a unei mașini. Roțile conectate la motor se numesc roți motrice.

Când roata motoare, cu forța generată de motor, împinge șina înapoi, atunci o forță egală cu frecarea statică și aplicată pe axa roții deplasează locomotiva electrică sau vagonul înainte. Deci frecarea dintre roata motoare și șină sau sol este utilă. Dacă este mică, atunci roata alunecă, iar locomotiva electrică sau mașina sta pe loc. Frecarea, de exemplu, între părțile mobile ale unei mașini care rulează este dăunătoare. Pentru a crește frecarea, stropiți șinele cu nisip. Este foarte dificil să mergi și să te deplasezi în mașini în condiții de gheață, deoarece frecarea statică este foarte mică. În aceste cazuri, se stropește nisip pe trotuare și se pun lanțuri pe roțile mașinilor pentru a crește frecarea de repaus.

Forța de frecare este folosită și pentru a menține corpurile în repaus sau pentru a le opri dacă se mișcă. Rotirea roților este oprită cu ajutorul plăcuțelor de frână, care sunt apăsate de janta roții într-un fel sau altul. Frânele cu aer sunt cele mai comune, în care plăcuța de frână este apăsată pe roată folosind aer comprimat.

Să luăm în considerare mai detaliat mișcarea unui cal care trage o sanie. Calul își pune picioarele și își încordează mușchii în așa fel încât, în absența frecării de repaus, picioarele să alunece înapoi. În acest caz, apar forțe de frecare statică îndreptate înainte. Pe sanie, pe care calul o trage înainte prin urme cu forță , forța de frecare de alunecare care acționează înapoi de la sol. Pentru ca calul și sania să câștige accelerație, este necesar ca forța de frecare a copitelor calului pe suprafața drumului să fie mai mare decât forța de frecare care acționează asupra saniei. Oricat de mare ar fi coeficientul de frecare al potcoavelor pe sol, forta statica de frecare nu poate fi mai mare decat forta care ar fi trebuit sa faca alunecarea copitelor, adica puterea muschilor calului. Prin urmare, chiar și atunci când picioarele calului nu alunecă, totuși, uneori, el nu poate mișca sania grea. La deplasare (când a început alunecarea), forța de frecare scade oarecum; prin urmare, este de multe ori suficient doar pentru a ajuta calul să mute sania de la locul ei, pentru ca ulterior să o poată transporta.

4. Rezultate experimentale

Ţintă:aflați dependența forței de frecare de alunecare de următorii factori:

De la sarcină;

Din zona de contact a suprafețelor de frecare;

Din materiale de frecare (cu suprafete uscate).

Dotare: dinamometru de laborator cu forta de arc 40 N/m; dinamometru demonstrativ rotund (limită - 12N); bare din lemn - 2 bucăți; un set de mărfuri; placa de lemn; o bucată de tablă metalică; bară plată din fontă; gheaţă; cauciuc.

Rezultate experimentale

1. Dependența forței de frecare de alunecare de sarcină.

m, (g)			1120
FTP(H)

2. Dependența forței de frecare de zona de contact a suprafețelor de frecare.

S (cm2)
FTP(H)	0,35	0,35	0,37

3. Dependenţa forţei de frecare de mărimea neregularităţilor suprafeţelor de frecare: lemn pe lemn (diverse metode de tratare a suprafeţei).

	1 lăcuită	2 din lemn	3 tesut
	0,9 ore		1, 4N

În studiul forței de frecare din materialele suprafețelor de frecare, folosim o bară cu o masă de 120 g și diferite suprafețe de contact. Folosim formula:

Am calculat coeficienții de frecare de alunecare pentru următoarele materiale:

Nu. p / p	Materiale de frecare (suprafețe uscate)	Coeficient de frecare (la mișcare)
	Lemn cu lemn (medie)	0,28
	Lemn pe lemn (de-a lungul fibrelor)	0,07
	lemn pentru metal	0,39
	lemn pentru fontă	0,47
	copac pe gheață	0,033

5. Lucrări de proiectare și concluzii

Obiective:creați experimente demonstrative; explica rezultatele fenomenelor observate.

Experimente de frecare

După ce am studiat literatura de specialitate, am selectat mai multe experimente pe care am decis să le realizăm singuri. Ne-am gândit la experimente și am încercat să explicăm rezultatele experimentelor noastre. Ca dispozitive și unelte, am luat: o riglă de lemn, cuțite, șmirghel, o roată de șlefuit.

Experiența #1

O cutie cilindrică cu un diametru de 20 cm și o înălțime de 7 cm este umplută cu nisip. O figurină ușoară cu o sarcină pe picioare este îngropată în nisip, iar pe suprafața ei este plasată o minge de metal. Când cutia este scuturată, figurina iese din nisip, iar mingea se scufundă în ea. Când nisipul este scuturat, forțele de frecare dintre boabele de nisip sunt slăbite, acesta devine mobil și capătă proprietățile unui lichid. Prin urmare, corpurile grele „se scufundă” în nisip, iar cele ușoare „plutesc”.

Experienţă№ 2 Punctul cuțitelor în ateliere. Tratarea suprafeței pieselor cu șmirghel. Fenomenele se bazează pe despărțirea crestăturilor între suprafețele de contact.

Experiența #3Odată cu îndoirea și îndoirea repetată a firului, punctul de îndoire se încălzește. Acest lucru se datorează frecării dintre straturile individuale de metal.

De asemenea, atunci când freci o monedă pe o suprafață orizontală, moneda se încălzește.

Multe fenomene pot fi explicate prin rezultatele acestor experimente.

De exemplu, cazul din ateliere. În timp ce lucram la mașină, aveam fum între suprafețele de frecare ale părților mobile ale mașinii. Acest lucru se datorează fenomenului de frecare între suprafețele de contact. Pentru a preveni acest fenomen, a fost necesară lubrifierea suprafețelor de frecare și, prin urmare, reducerea forței de frecare.

6. Concluzie

Am aflat că o persoană folosește de mult cunoștințele despre fenomenul de frecare, obținute empiric. Incepand cu XV - XVI secole, cunoștințele despre acest fenomen devin științifice: se efectuează experimente pentru a determina dependența forței de frecare de mulți factori, regularitățile sunt clarificate.

Acum știm exact de ce depinde forța de frecare și ce nu o afectează. Mai precis, forța de frecare depinde de: sarcina sau masa corporală; de tipul suprafețelor de contact; asupra vitezei mișcării relative a corpurilor; pe dimensiunea suprafeţelor neuniforme sau aspre. Dar nu depinde de zona de contact.

Acum putem explica toate regularitățile observate în practică prin structura materiei, prin forța de interacțiune dintre molecule.

Am efectuat o serie de experimente, am făcut aproximativ aceleași experimente ca și oamenii de știință și am obținut aproximativ aceleași rezultate. S-a dovedit că experimental am confirmat toate afirmațiile făcute de noi.

Am creat o serie de experimente pentru a ajuta la înțelegerea și explicarea unora dintre observațiile „dificile”.

Dar, poate cel mai important, am realizat cât de grozav este să dobândim noi înșine cunoștințe și apoi să le împărtășim altora.

Lista literaturii folosite.

1. Manual elementar de fizică: Ghid de studiu. La ora 3 după-amiaza / Ed. . T.1 Mecanica. Fizica moleculară. M.: Nauka, 1985.

2., Lepra de mecanică și tehnologie: Cartea. pentru studenti. – M.: Iluminismul, 1993.

3. Bytko, părțile 1 și 2. Mecanică. Fizica moleculară și căldură. Moscova: Școala superioară, 1972.

4. Enciclopedie pentru copii. Volumul 16. 1 Biografia fizicii. Călătorie în adâncurile materiei. Tabloul mecanic al lumii / Capitolul. Ed. . - M.: Avanta +, 2000

· http://demo. Acasă. nov. ro / favorit . htm

· http://gannalv. *****/tr/

· http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

· http://class-physics. *****/7_tren. htm

· http://www. *****/component/option, com_frontpage/Itemid,1/

În condiții terestre, frecarea însoțește întotdeauna orice mișcare a corpurilor. Cu toate tipurile de mișcare mecanică, unele corpuri intră în contact fie cu alte corpuri, fie cu mediul continuu lichid sau gazos care le înconjoară. Un astfel de contact are întotdeauna o mare influență asupra mișcării. Există o forță de frecare direcționată opus mișcării.

Există mai multe tipuri de frecare:

Frecarea uscată apare atunci când corpurile solide în contact se mișcă unele față de altele.

Frecarea vâscoasă (altfel lichidă) apare atunci când corpurile solide se mișcă într-un mediu lichid sau gazos sau când un lichid sau un gaz curge pe lângă corpuri solide staționare.

Frecarea apare atunci când o forță este aplicată unui corp care încearcă să miște corpul.

Cauzele forței de frecare sunt: ​​rugozitatea suprafețelor de contact și atracția reciprocă a moleculelor corpurilor de contact.

Dar ce se întâmplă dacă luați două suprafețe perfect curate?

Legați un fir de tulpina unui pahar de sticlă și puneți-l pe o masă acoperită cu sticlă. Dacă trageți de sfoară, sticla va aluneca ușor peste sticlă. Acum umeziți paharul cu apă. Mutarea paharului va deveni mult mai dificilă. Dacă te uiți atent la sticlă, poți observa chiar și zgârieturi. Ideea este că apa a îndepărtat grăsimea și alte substanțe care poluau suprafețele de frecare. S-a format un contact între două suprafețe perfect curate și s-a dovedit că era mai ușor să faci zgârieturi (adică să smulgi bucăți de sticlă) decât să rupi (muți) un pahar.

Modalități de reducere a forței de frecare:

Slefuirea suprafețelor de frecare, aplicarea lubrifianților și înlocuirea frecării de alunecare cu frecarea de rulare.

Forțele de frecare sunt de natură electromagnetică.

De ce depinde forța de frecare?

Din tipul suprafețelor de contact și din mărimea sarcinii.
La un moment dat, marele artist și om de știință italian Leonardo da Vinci, surprinzându-i pe cei din jur, a efectuat experimente ciudate: a târât o frânghie de-a lungul podelei, fie în lungime, fie strângând-o în inele. El a studiat: forța de frecare de alunecare depinde de aria corpurilor în contact?
Drept urmare, Leonardo a ajuns la concluzia că forța de frecare de alunecare nu depinde de zona corpurilor în contact, ceea ce este confirmat și de oamenii de știință moderni.

Cum se explică apariția frecării?

Suprafețele de contact ale corpurilor nu sunt niciodată perfect plane și prezintă nereguli.

Mai mult, locurile proeminențelor de pe o suprafață nu coincid cu locurile proeminențelor de pe cealaltă. Dar sub compresie, vârfurile ascuțite sunt deformate și aria de contact crește proporțional cu sarcina aplicată. Rezistența la forfecare în locurile de neregularități este cauza frecării.

În plus, nu trebuie să uităm că, în cazul suprafețelor ideal netede, rezistența la mișcare va apărea din cauza forțelor de atracție dintre molecule.Aceasta explică efectul asupra forței de frecare a sarcinii - forța de presare și proprietățile materiale.

Cum se măsoară forța de frecare?

Acest lucru se poate face cu un dinamometru.
Cu o mișcare uniformă a corpului, dinamometrul arată o forță de tracțiune egală cu forța de frecare. Pentru comoditatea de a măsura, uneori, în loc să trageți cartea pe masă, puteți începe să mutați masa în sine și să țineți cartea în loc legând-o de un arc. Forța de frecare nu se va schimba.

Unitatea de măsură a forței de frecare în SI (ca orice altă forță) este 1 Newton.

Ce este mai profitabil: rularea sau alunecarea?

Care este mai bine, alunecarea sau rostogolirea? Desigur, rularea este mai profitabilă decât alunecarea. Este nevoie de mult mai puțină forță pentru a continua rularea decât pentru a continua alunecarea cu aceeași viteză. Prin urmare, este clar că vara se plimbă cu o căruță, și nu cu o sanie.

Dar de ce roțile lasă loc derapajelor iarna? Chestia este că roțile sunt mai profitabile decât derapajele doar atunci când rulează. Și pentru ca roțile să se rostogolească, trebuie să existe un drum solid, neted sub ele și, de asemenea, să nu alunece.

EXPERIENŢĂ. Comparația dintre forța de frecare de alunecare și forța de frecare de rulare.

Așezați un pahar rotund (nu fațetat) pe masă și împingeți-l astfel încât să alunece cu fundul pe masă. În mișcare, paharul se va opri.
Acum puneți același pahar pe o parte și împingeți-l cu aceeași forță.Paharul, rostogolindu-se, se va deplasa mai departe. Ce s-a întâmplat?
Greutatea paharului nu s-a schimbat, pereții și fundul acestuia sunt din aceeași sticlă, masa este aceeași.
Chestia este că acum sticla se rostogolește, nu alunecă, iar mișcarea sa este încetinită de forța de frecare de rulare, care este de multe ori mai mică decât forța de frecare de alunecare. În multe cazuri, se dovedește a fi de 50 de ori mai mult decât frecarea de rulare!

Frecarea încetinește întotdeauna mișcarea; pentru a depăși frecarea de tot felul, se consumă o cantitate imensă de combustibil valoros.
Frecarea cauzează uzura suprafețelor de frecare.

ISTORIA STUDIULUI FRICȚIEI

Primul studiu al legilor frecării aparține celebrului om de știință și artist italian Leonardo da Vinci (secolul al XV-lea):
forța de frecare care rezultă din contactul unui corp cu suprafața altui corp este proporțională cu forța de apăsare, îndreptată împotriva direcției de mișcare și nu depinde de aria de contact a suprafețelor de contact.

El a măsurat forța de frecare care acționează asupra barelor de lemn care alunecă de-a lungul plăcii și, plasând barele pe diferite fețe, a determinat dependența forței de frecare de suprafața suportului. Dar, din păcate, lucrările lui Leonardo da Vinci nu au fost publicate.

Cu toate acestea, abia la sfârșitul secolului al XVIII-lea, oamenii de știință G. Amonton și Sh.O. Coulomb a introdus o nouă constantă fizică - coeficientul de frecare (k).

După aceea, a fost derivată formula forței de frecare:

Ftr = kN

Unde N este forța de reacție a suportului, corespunzătoare forței de presiune produsă de corp la suprafață.

Dacă corpul se află pe o suprafață orizontală, atunci N = Fstrand

Valorile coeficientului de frecare pentru diferite materiale pot fi găsite în cărțile de referință.

Se știe de multă vreme că suprafețele lubrifiate cu grăsime sau chiar pur și simplu umezite cu tobogan cu apă mult mai ușor. În 1886, O. Reynolds a creat prima teorie a lubrifierii.
Și la începutul secolului al XX-lea a apărut tribologia - știința care studiază frecarea.

Uneori, frecarea este „rău”!

Frecarea incetineste miscarea; pentru a depăși frecarea de tot felul, se consumă o cantitate imensă de combustibil valoros.
Frecarea cauzează uzura suprafețelor de frecare: tălpile, anvelopele auto, piesele mașinii sunt șterse. Ei încearcă să reducă frecarea dăunătoare.

Dar uneori frecarea este bună!

Apoi încearcă să o mărească, de exemplu, când merg pe gheață.

Dacă nu ar exista frecare?

Câștigătorul Premiului Nobel, fizicianul elvețian Charles Guillaume a spus: „Imaginați-vă că frecarea poate fi eliminată complet, atunci niciun corp, fie că este de dimensiunea unui bloc de piatră sau mic, ca un grăunte de nisip, nu se va sprijini vreodată unul pe celălalt, totul. va aluneca și va rostogoli până când nu va fi la același nivel. Dacă nu ar exista frecare, Pământul ar fi fără denivelări, ca un lichid.”

CITIȚI TOTUL DESPRE FRICAȚIE

Despre fricțiuni pentru curioși..........

INTERESANT

O creștere a forței de rezistență la mișcare cu o creștere a vitezei duce la o mișcare uniformă constantă a corpului atunci când căde de la o înălțime mare într-un lichid sau gaz (de exemplu, în atmosferă). Deci, un parașutist înainte de a deschide parașuta poate dobândi o viteză de numai până la 50 m/s, iar picăturile de ploaie, în funcție de dimensiunea lor, ajung la viteze de la 2 la 7 m/s.

Cel mai mic coeficient de frecare pentru un corp solid (0,02) este teflonul cunoscut de tine. Fiecare persoană modernă are oale și tigăi cu strat de teflon antiaderent în bucătărie.

Dacă toate ferestrele unui tren în mișcare sunt deschise în același timp, atunci fluxul de aer din jurul acestuia se va deteriora atât de mult încât rezistența la mișcare va crește cu aproximativ un sfert.

Costumele de neopină care sunt special concepute pentru pescuitul sub apă și scufundările în apnea sunt dotate cu un strat exterior ultra-neted pentru a reduce pierderile prin frecare pe măsură ce aluneci prin apă.

ÎNTREBARE PENTRU TOȚI!

Calul trage căruța. Unde este utilă forța de frecare și unde este dăunătoare?
Ah, haide!