Природа силы трения кратко

Силы трения: природа сил трения; коэффициент трения скольжения; закон сухого трения; трение покоя; учет и использование трения в быту и технике.

Равновесие твердых тел: момент силы; условия равновесия твердого тела; устойчивость тел; виды равновесия; принцип минимума потенциальной энергии.

• Моментом силы называется произведение модуля силы на плечо. Плечом называется кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы. Модуль момента силы равен
• Абсолютно твердое тело (деформация пренебрежимо мала) находится в равновесии (состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения), если сумма действующих на него внешних сил равна нулю. Кроме того, сумма моментов внешних сил равна нулю.
• Устойчивость тела зависит от положения центра тяжести и от величины площади опоры: чем ниже центр тяжести и больше площадь опоры, тем тело устойчивее.
• Виды равновесия: устойчивое (после воздействия силы тело вернется в первоначальное положение), неустойчивое (после воздействия силы, тело не возвратится на прежнее положение), безразличное (равнодействующая сила = 0)
• Принцип минимума потенциальной энергии: Любая замкнутая система стремиться перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна.

1. Механическая работа. Мощность. Энергия: кинетическая энергия; потенциальная энергия тела в однородном поле тяготения и энергия упруго деформированного тела; закон сохранения энергии;закон сохранения энергии в механических процессах; границы применимости закона сохранения механической энергии;работа как мера изменения механической энергии тела.

• Работ силы равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы и косинуса угла между ними ( ). Работа силы тяжести равна разности потенциальных энергий ( ). Работа силы тяжести по наклонной плоскости равна разности кинетических энергий ( ). Работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии упруго деформированного тела ( ).
• Мощностью называют отношение работы к интервалу времени, за который эта работа совершена .
• ЗСЭ. Механическая энергия не возникает из ничего и не может исчезнуть никуда.

Источник

Трение в природе и технике

Любые изменения движения тела — это результат действия на него некоторой силы со стороны других тел. Чаще всего рассматривается силовое взаимодействие между двумя телами. Однако в реальных условиях чаще всего на тело действует ещё одна сила, исключить которую практически невозможно, — это сила трения. Кратко поговорим об этой силе в объёме, достаточном для доклада или сообщения на школьном уроке, приведём примеры силы трения в природе и технике.

Сила трения и ее физическая природа

Как известно из курса физики 7 класса, если на тело не действуют никакие силы, — оно либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно, причём такое состояние будет сохраняться вечно. Однако все знают, что в реальности, если тело не подталкивать, оно рано или поздно остановится. Почему?

Дело в том, что в реальных условиях на все тела практически всегда действует особая сила, противодействующая их движению, — сила трения. Она и приводит к тому, что скорость любого движущегося тела рано или поздно уменьшается до нуля.

Физическая природа силы трения лежит во взаимодействии молекул тела с окружающей средой, а также молекул между собой. Разное сочетание такого взаимодействия создает различные виды силы трения — трение покоя, трение скольжения, трение качения, сухое и жидкое трение. И энергия движения в результате трения превращается во внутреннюю энергию тел и окружающей среды.

Роль трения в природе и технике

Казалось бы, существование сил трения — это исключительно вредное явление, которое только создаёт проблемы, приводит к потере энергии и дополнительным затратам.

Однако всё не так однозначно. Трение — это неотъемлемая часть материального мира, и без трения мир бы был совершенно иным.

Даже многие естественные природные явления невозможны без трения. Например, поверхность суши в немалой степени зависит от движения воздушных масс и от их трения о поверхность земли. Волнение на море — это результат трения воздуха о водную поверхность. Скорость суточного вращения Земли в немалой степени определяется трением внутри земного шара.

Для живой природы и человека трение еще важнее: практически любое произвольное движение живого существа происходит с участием трения. Захват предметов, манипулирование ими, даже питание и переваривание пищи — всё это возможно благодаря трению. Чтобы сделать шаг, необходимо иметь хорошее сцепление подошвы ноги с грунтом. Любой знает, как непросто двигаться по скользкому льду, а ведь в этом случае трение просто уменьшено, оно не исключено совсем!

В жизни человека и в технике трение еще более важно. С помощью трения происходит движение, обработка материалов, большинство манипуляций в хозяйственной деятельности. Все разъёмные резьбовые соединения существуют исключительно благодаря трению.

Уменьшение трения

Всё сказанное не отменяет и вредные стороны трения.

В результате трения полезная энергия тел превращается в бесполезную внутреннюю энергию среды, кроме того, происходит изнашивание трущихся поверхностей. Поэтому там, где это необходимо, предпринимаются меры для уменьшения трения.

В первую очередь, сухое трение заменяется жидким, поскольку жидкое трение гораздо ниже сухого. Достигается это использованием смазочных материалов.

Во-вторых, трение скольжения по возможности заменяется на трение качения. Для этого используются подшипники — специальные устройства, в которых между движущимися частями перекатываются шарики или ролики. Кроме того, бывают гидравлические и пневматические подшипники — устройства, где между движущимися частями имеется слой жидкости или газа.

Что мы узнали?

Трение — это физическое явление, которое может быть как необходимым, так и вредным. Благодаря трению в природе и технике совершается большинство произвольных движений, благодаря ему существуют разъёмные соединения. Если трение надо уменьшить, применяются подшипники, а сухое трение скольжения заменяется жидким трением и трением качения.

Источник

Причины возникновения силы трения

Физические тела, взаимодействуют друг с другом, с помощью той или иной силы, которая может иметь разное происхождение: механическое, электромагнитное, гравитационное и т.д. Различают силы, которые действуют при непосредственном контакте (соприкосновении) тел, и силы, действующие на расстоянии, например, электромагнитные. Сила трения относится к первому виду — “контактному”. В чем причины возникновения силы трения?

Основные проявления силы трения

Большинство движений и перемещений окружающих нас тел сопровождается трением. Приведем несколько примеров:

• Лыжники и сноубордисты, конечно, стремительно скользят по снегу, спускаясь с горы, но останавливаются довольно быстро на горизонтальной поверхности;
• Мы держим предметы в руках и удерживаемся от падения при ходьбе благодаря силе трения.
• Колесный транспорт прекращает движение после остановки двигателя как помощью тормозов, так и без их помощи. С тормозами, конечно, тормозной путь будет меньше, но в обоих случаях причина остановки — трение колес о землю;
• Маятники часов, и подвесных, и механических, остановятся через некоторое время без “подзаводки”;
• Гвозди скрепляют предметы друг с другом за счет силы трения;
• Устойчивость предметов стоящих у нас на полу и на столах обеспечивается силой трения;
• Для увеличения кпд двигателей автомобилей в качестве смазки применяется специальное масло, которое уменьшает силу трения между поршнями и стенками цилиндров;
• Скрипачи и гитаристы извлекают звук из своих инструментов тоже благодаря трению.

Если тело движется в жидкости или газе, то сопротивление, которое оно испытывает, называют вязким трением. Причина возникновения этой силы трения заключается в столкновениях с частицами жидкостей и газов при его движении. От удара одной молекулы сопротивления, конечно, не возникнет, но поскольку число молекул очень велико, то суммарное воздействие приводит к появлению силы вязкого трения.

Почему возникает сила трения

Все частные проявления силы трения обусловлены двумя основными причинами:

• Причина номер один — шероховатость, то есть не идеальность поверхностей. Любые, даже гладкие с виду, поверхности всегда имеют некоторое число царапин, шероховатостей, неровности. При соприкосновении тел эти дефекты задевают друг друга, что и создает общий эффект торможения;
• Вторая причина — это взаимодействие пограничных атомов и молекул. Когда контактирующие поверхности хорошо отполированы, и расстояние между ними (зазор) становится минимальным, то возникает взаимное притяжение. Притяжение обусловлено взаимодействием между электрическими зарядами атомов.

Силу трения, возникающую при соприкосновении твердых предметов подразделяют на три вида:

• Трение покоя — сила, препятствующая началу движения тел относительно друг друга;
• Трение скольжения (движения) — сила, действующая на тело в процессе движения;
• Трение качения — сила, препятствующая качению одного тела по поверхности другого тела.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что сила трения возникает при непосредственном контакте (соприкосновении) тел. Познакомились кратко о причинах сил трения, возникающих между контактирующими поверхностями. Получили представление о разновидностях сил трения: покоя, скольжения, качения и вязкого трения.

Источник