Коэффициент трения бруска о стол
Обновлено: 05.05.2024
Тип 16 № 373Ученик провел эксперимент по изучению силы трения скольжения, перемещая брусок с грузами равномерно по горизонтальным поверхностям с помощью динамометра (см. рис.).
Результаты экспериментальных измерений массы бруска с грузами m, площади соприкосновения бруска и поверхности S и приложенной силы F представлены в таблице.
| № опыта | Поверхность | m, г | S, см 2 | F, H |
|---|---|---|---|---|
| 1 | деревянная рейка | 200 | 30 | 0,8±0,1 |
| 2 | пластиковая рейка | 200 | 30 | 0,4±0,1 |
| 3 | деревянная рейка | 100 | 20 | 0,4±0,1 |
| 4 | пластиковая рейка | 400 | 20 | 0,8±0,1 |
Какие утверждения соответствуют результатам проведенных экспериментальных измерений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.
1) Коэффициенты трения скольжения во втором и третьем опытах равны.
2) Коэффициент трения скольжения между бруском и деревянной рейкой больше коэффициента трения скольжения между бруском и пластиковой рейкой.
3) Сила трения скольжения зависит от площади соприкосновения бруска и поверхности.
4) При увеличении массы бруска с грузами сила трения скольжения увеличивается.
5) Сила трения скольжения зависит от рода соприкасающейся поверхности.
Проанализируем каждое утверждение.
1) Сила трения прямо пропорциональна силе реакции опоры с коэффициентом трения. В данном случае сила реакции опоры равна силе тяжести. Таким образом, коэффициент трения скольжения равен
Коэффициент трения скольжения во втором опыте равен 0,4/(0,2·10) = 0,2. В третьем — 0,4/(0,1·10) = 0,4. Следовательно, утверждение неверно.
2) Следует из анализа экспериментальных данных 1 и 2.
3) Не следует из анализа экспериментальных данных.
4) Не следует из анализа экспериментальных данных.
5) Следует из анализа экспериментальных данных 1 и 2.
Тип 11 № 8782Брусок движется равномерно со скоростью V вдоль горизонтальной плоскости под действием постоянной горизонтально направленной силы F. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен μ1. Определите, как изменятся следующие физические величины, если этот же брусок перемещать с такой же постоянной скоростью V вдоль горизонтальной плоскости, имеющей коэффициент трения μ2 > μ1: модуль силы трения между бруском и плоскостью; модуль силы реакции опоры, действующей на брусок.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Модуль силы трения между бруском и плоскостью | Модуль силы реакции опоры, действующей на брусок |
Модуль силы трения пропорционально зависит от коэффициента трения, следовательно, при увеличении коэффициента трения возрастает модуль силы трения.
Вдоль вертикальной оси никаких сил не добавилось, брусок в этом направлении не движется, поэтому сила реакции опоры по-прежнему будет скомпенсирована силой тяжести, действующей на брусок, и не изменится.
Задания Д2 № 461На диаграмме представлены результаты экспериментальных измерений сил трения при скольжении по горизонтальной поверхности двух брусков, имеющих одинаковые коэффициенты трения скольжения.
Для масс брусков справедливо соотношение
Сила трения равна силе реакции опоры, взятой с коэффициентом трения. Из диаграммы видно, что сила трения первого бруска в четыре раза больше чем второго. Поскольку коэффициенты трения равны, массы соотносятся как m1 = 4m2.
Правильный ответ указан под номером 1.
Задания Д7 № 907Брусок массой 100 г находится на горизонтальной поверхности. Какую силу, направленную горизонтально, нужно приложить к бруску, чтобы он мог двигаться с ускорением 2 м/с 2 ? Коэффициент трения между бруском и поверхностью равен 0,1.
Сила трения прямо пропорциональна силе реакции опоры с коэффициентом трения. В данном случае сила реакции опоры равна силе тяжести.
Запишем второй закон Ньютона для горизонтального направления:
где Fтр — сила трения, F — сила, которую необходимо приложить, m — масса бруска, a — ускорение тела. Искомая сила:
Правильный ответ указан под номером 2.
Тип 2 № 8723Брусок массой m скользит по плоскости, наклонённой под углом к горизонту. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен . Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым они определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
А) модуль силы трения
Б) модуль силы тяжести
Сила тяжести выражается так:
Сила нормальной реакции плоскости завит от силы тяжести и от наклона самой плоскости:
Сила трения зависит от нормальной реакции плоскости и коэффициента трения плоскости:
Аналоги к заданию № 8722: 8723 Все
Тип 2 № 8724А) модуль силы нормальной реакции плоскости
Б) модуль силы трения
Аналоги к заданию № 8721: 8724 Все
Тип 5 № 9164Деревянную коробку массой 10 кг равномерно и прямолинейно тянут по горизонтальной деревянной доске с помощью горизонтальной пружины жёсткостью 200 Н/м. Удлинение пружины 0,2 м. Чему равен коэффициент трения коробки по доске?
Упругое растяжение пружины подчиняется закону Гука:
где F — приложенная сила, k — жесткость пружины, Δx — величина растяжения. По условию k = 200 Н/м, а Δx = 0,2 м, следовательно, сила, приложенная к пружине равна
Так как сказано, что коробку тянут равномерно и прямолинейно, то ускорение коробки равно нулю, и сила тяги равна силе трения. Таким образом,
Сила трения равна силе реакции опоры (в данном случае она равна N = mg), умноженной на коэффициент трения μ. Отсюда,
Задания Д7 № 735На брусок массой 500 г, лежащий на шероховатом горизонтальном столе, начали действовать горизонтально направленной силой 1,5 Н, в результате чего брусок приобрёл ускорение 0,5 м/с 2 . Чему равен коэффициент трения бруска о стол?
Запишем второй закон Ньютона:
где R — равнодействующая всех сил, m — масса бруска и a — ускорение, действующее на брусок.
Вдоль вертикальной оси тело не движется, поэтому сила тяжести скомпенсирована силой реакции опоры, следовательно, N = mg. При движении вдоль горизонтальной оси на брусок действует сила тяги F и противоположно направленная сила трения:
где μ — коэффициент трения бруска о стол. Для горизонтальной оси второй закон Ньютона перепишется в виде F − Fтр = ma, откуда выражаем μ:
Тип 11 № 9078Брусок движется равномерно со скоростью V вдоль горизонтальной плоскости под действием постоянной горизонтально направленной силы F. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен μ1. Определите, как изменятся следующие физические величины, если этот же брусок перемещать с такой же постоянной скоростью V вдоль горизонтальной плоскости, имеющей коэффициент трения μ2 > μ1: модуль силы нормальной реакции опоры, действующей на брусок; модуль горизонтально направленной силы F.
| Модуль силы реакции опоры, действующей на брусок | Модуль горизонтально направленной силы F |
Для того, чтобы движение было равномерным, по первому закону Ньютона действие сил вдоль оси движения должно быть скомпенсированным. Это означает, что модуль горизонтально направленной силы F равен модулю силы трения. Но эта величина увеличилась, следовательно, модуль силы F увеличится.
Задания Д2 № 981Брусок массой m покоится на плоскости, наклонённой под углом к горизонту. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен . Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым они определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Сила тяжести равна:
Сила нормальной реакции плоскости зависит от силы тяжести и от наклона самой плоскости:
Поскольку тело покоится:
Можно подумать, что сила трения также может быть вычислена по формуле но это не так. Сила трения вычислялась бы по данной формуле, если бы брусок двигался по поверхности, в данном же случае сила трения равна силе трения покоя и её модуль меньше, чем
А почему для расчета силы трения не используется коэффициент?
— это сила трения скольжения. Эту формулу используют, когда тело движется.
Сила трения покоя
Тип 16 № 1391На горизонтальной шероховатой поверхности стола лежит брусок массой 500 г. К бруску прикрепляют динамометр и, прикладывая к нему некоторую силу, направленную вдоль поверхности стола, начинают перемещать брусок с постоянной скоростью 0,5 м/с.
Используя рисунок и приведённые данные, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.
1) Коэффициент трения между бруском и поверхностью стола равен 0,4.
2) Если, прикладывая к динамометру силу, перемещать этот брусок с ускорением 1 м/с 2 , то показание динамометра будет равно 2,5 Н.
3) Если показание динамометра увеличится в 2 раза, то брусок будет равномерно двигаться со скоростью 1 м/с.
4) Если заменить брусок на другой, из того же материала, но вдвое большей массы, и приложить к динамометру такую силу, что его показание останется прежним, то скорость перемещения бруска по поверхности стола будет равна 0,25 м/с.
5) При увеличении модуля силы, прикладываемой к динамометру, от значения 0 Н до значения 1 Н, модуль силы трения, возникающей между бруском и поверхностью стола, остаётся неизменным.
1) Из рисунка видно, что сила, приложенная к бруску равна 2 Н. Движение бруска равномерное, это означает, что эта сила уравновешивается силой трения: откуда
2) Пусть брусок перемещается с ускорением тогда по второму закону Ньютона: откуда Вес тела не меняется, поэтому сила трения остаётся постоянной:
3) Если показание динамометра увеличится в два раза, то брусок будет двигаться с ускорением, а не с постоянной скоростью.
4) Если заменить брусок на другой из того же материала, но вдвое большей массы и приложить к динамометру такую силу, что его показание останется прежним, то этой силы не хватит на преодоление силы трения покоя бруска, поскольку она возрастёт вдвое из-за того, что вес бруска увеличился вдвое.
5) При увеличении модуля силы, прикладываемой к динамометру от 0 Н до 1 Н модуль силы трения будет возрастать вместе с прикладываемой силой.
Коэффициент трения бруска о стол
Экспериментальная олимпиадная задача с несколькими уровнями
Решение задачи экспериментального тура заключительного этапа Всероссийской олимпиады по физике 2002г. 9 класс.
Тема: механика, динамика.
Определите коэффициент трения скольжения деревянной и пластмассовой линеек о поверхность стола.
Оборудование: штатив с лапкой, отвес, деревянная линейка, пластмассовая линейка, стол.
В 9-м классе у учащихся должно быть сформировано умение находить коэффициент трения в простейших ситуациях. Во-первых, используя динамометр, равномерно перемещать брусок по горизонтальной поверхности. Измерив силу трения и силу нормальной реакции, по формуле не сложно рассчитать коэффициент трения. Во-вторых – измерить угол наклона поверхности, при котором тело начинает скользить. Тангенс угла и есть коэффициент трения.
Все предложенные далее задачи предлагались в различные годы на региональном или заключительном этапе Всероссийской олимпиады по физике. При решении каждой будем отмечать, какие теоретические знания и практические умения и навыки должны быть сформированы для решения данной конкретной задачи.
Определите коэффициент трения скольжения спичечной головки о шероховатую поверхность спичечного коробка.
Оборудование: коробка со спичками, динамометр, груз, лист бумаги, линейка, нить.
Задача допускает несколько способов решения. Рассмотрим два из них.
Вынем спички из коробка и вложим предложенный груз. С помощью динамометра определить вес коробки с грузом. Далее уложим спички так, чтобы их головки составляли дорожку (например, можно втыкать их в бумагу). Затем положить на эту дорожку коробку с грузом, и с помощью динамометра равномерно перемещая коробку, измерить силу трения скольжения. По известному соотношению рассчитать коэффициент трения.
Связать две спички так, чтобы их головки были на противоположных концах, положить их на шероховатую поверхность спичечного коробка. Наклоняя коробку, определить угол, с которого начнется соскальзывание спичек. Тангенс угла равен коэффициенту трения.
Как видим, для решения подобной задачи требуется минимальный необходимый набор знаний и умений. Рассмотрим отдельно теоретические и практические навыки и умения.
Практические умения и навыки
1) F тр = μ N – формула силы трения скольжения
2) F тр п max = μN – формула максимальной силы трения покоя
3) 1й, 2й законы Ньютона
4) Запись 2го закона Ньютона в проекциях на оси координат
5) Решение системы уравнений
1) Измерение силы трения скольжения
2) Измерение веса тела
3) Измерения, необходимые для определения угла (например, измерение катетов треугольника)
Определите коэффициент трения бруска о стол.
Оборудование: брусок, линейка, штатив, нитки, гиря известной массы.
Предварительно определяем массу бруска. Для этого размещаем брусок и гирю на линейке и с помощью правила рычага находим искомую массу M . Затем, привязав нить к гире и подвесив ее на штативе, отклоняем гирю с помощью бруска на такой угол α, когда сила, с которой гиря действует на брусок, равна силе трения скольжения.
Необходимые для расчета тангенса данные определить с помощью линейки.
Рассмотрим необходимые навыки и умения для решения данной задачи
3) 1й, 2й, 3й законы Ньютона
6) Правило рычага
1) Определение массы тела с помощью рычага
2) Измерения, необходимые для определения угла (например, измерение катетов треугольника)
Определите коэффициент трения графитового стержня карандаша о лист бумаги.
Оборудование: карандаш, лист бумаги, линейка, прямоугольный треугольник, точилка для карандаша.
Линейку, обернутую листом бумаги, ставим вертикально на другой такой же лист бумаги, лежащий на столе. Прислоняем к линейке карандаш, заточенный с двух сторон, под предельным углом α, при котором карандаш еще не скользит. Условия равновесия карандаша определяются равенством нулю суммы всех действующих на него сил и равенством нулю суммы моментов всех сил относительно общего полюса. Запишем в проекциях на горизонтальную и вертикальную координатные оси условие равенства нулю суммы сил.
Определим моменты сил относительно точки О.
Здесь L – длина карандаша.
Решая систему уравнений, получаем формулу для расчета коэффициента трения
Рассмотрим необходимые умения и навыки:
1) F тр п max = μN – формула максимальной силы трения покоя
2) 2й закон Ньютона
3) Два условия равновесия тела: для сил и для моментов
1) создать ситуацию, когда тело находится на грани скольжения
2) производить измерения длин
Определите коэффициент трения скольжения дерева о материал, покрывающий рабочий стол.
Оборудование: две деревянные линейки разной длины.
Выполним два опыта.
1-й Измерим коэффициент трения μ1 дерева по дереву путем определения угла α, при котором начинается скольжение одной линейки по другой.
В этом случае
2-й Установим одну линейку вертикально, а другую под углом к плоскости стола. Измерим критический угол β, при котором начинается скольжение наклонной линейки. Расставим действующие силы и запишем в проекциях на горизонтальную и вертикальную оси второй закон Ньютона:
Запишем условие равенства моментов сил относительно точки О.
Где l – длина наклонной линейки.
Решая систему уравнений, получим
Проанализируем необходимые для решения навыки.
2) производить измерения длин, необходимых для расчета тангенсов углов
Итак, разобрав шесть более простых задач, можно предложить учащимся самим попробовать решить предложенную более сложную задачу.
Рассмотрим ее решение, а также необходимые критерии для ее оценивания.
Разберем необходимые навыки для решения задачи.
2) производить измерения длин, необходимых для расчета
Как видим, все необходимые элементы теоретических знаний и практических навыков использовались в решении предыдущих задач. Таким образом, можно рассчитывать, что сильные учащиеся смогут разработать алгоритм решения данной задачи самостоятельно.
Критериями в оценивании данной задачи можно считать:
Критерии оценивания решения задачи
Определение коэффициента трения скольжения дерева по пластмассе по тангенсу предельного угла
Правильное расположение линеек для создания ситуации на грани скольжения (идея решения)
Сила трения
Трение — вариант взаимодействия двух тел. Оно возникает при движении одного тела по поверхности другого. При этом тела действуют друг на друга с силой, которая называется силой трения. Сила трения имеет электромагнитную природу.
Сила трения — сила, возникающая между телами при их движении или при попытке их сдвинуть. Обозначается как F тр. Единица измерения — Н (Ньютон).
Трение бывает сухим и жидким. В школьном курсе физике изучается сухое трение.
Виды сухого трения:
- трение скольжения;
- трение качения;
- трение покоя.
Трение скольжения
Трение скольжения — трение, возникающее при скольжении одного тела по поверхности другого. Сила трения скольжения направлена противоположно направлению движения тела: F тр↑↓ v .
Сила трения скольжения определяется формулой:
μ — коэффициент трения, N — сила реакции опоры, Fдавл. — сила нормального давления
Сила реакции опоры и сила нормального давления — равные по модулю, но противоположные по направлению силы. Если тело не перемещается с ускорением относительно оси ОУ, модули силы реакции опоры и силы нормального давления равны модулю силы тяжести, действующей на это тело.
Силу трения скольжения зависит от степени неровности (шероховатости) поверхности. Поэтому ее можно легко менять.
Чтобы увеличить силу трения скольжения, нужно сделать поверхность тела более шероховатой. Так, чтобы зимой автомобили не скользили по голому льду, автомобилисты используют зимние шины. От летних они отличаются глубоким протектором и наличием шипов, создающих дополнительную неровность.
Чтобы уменьшить силу трения скольжения, нужно сделать поверхность более ровной. Ее можно отшлифовать или смазать. Так, чтобы лыжи скользили по снегу лучше, их смазывают специальными мазями или парафинами.
- Если тело движется по гладкой поверхности, сила трения между ними отсутствует.
- Сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел.
- Сила трения качения обычно в несколько раз меньше силы трения скольжения. Поэтому тяжелые грузы перемещают не волоком, а с помощью тележек на колесах.
Пример №1. Конькобежец массой 70 кг скользит по льду. Какова сила трения, действующая на конькобежца, если коэффициент трения скольжения коньков по льду равен 0,002?
Сила реакции опоры по модулю равна силе тяжести, действующей на конькобежца. Отсюда:
Трение покоя
Трение покоя возникает при попытке сдвинуть предмет с места. Трение покоя противоположно направлено приложенной к телу силе (в сторону возможного движения).
Сила трения покоя всегда больше нуля, но всегда меньше силы трения скольжения:
Способы определения вида силы трения, возникающей между телами, и ее модуля:
- Когда к телу прикладывается сила F , модуль которой меньше силы трения скольжения, возникает сила трения покоя. Тело продолжает покоиться. При этом модуль силы трения покоя равен модулю прикладываемой к телу силы. Если F Fтр. ск., Fтр.пок. = F.
- Когда к телу прикладывается сила, модуль которой равен силе трения скольжения или превышает ее, возникает сила трения скольжения. Тело при этом начинает двигаться. Сила трения определяется формулой силы трения скольжения. Если F ≥Fтр. ск., Fтр. = Fтр.ск.
Графически это можно изобразить так:
Пример №2. На горизонтальном полу стоит ящик массой 20 кг. Коэффициент трения между полом и ящиком равен 0,3. К ящику в горизонтальном направлении прикладывают силу 36 Н. Какова сила трения между ящиком и полом?
Чтобы определить вид трения, возникающего между ящиком и полом, нужно найти силу трения скольжения и сравнить с ней приложенную к ящику силу.
Сила, приложенная к ящику, меньше силы трения скольжения. Значит, между ящиком и полом возникает сила трения покоя. Модуль силы трения покоя равен модулю приложенной силы:
Описание движения тел с учетом сил трения
Тело может двигаться по горизонтальной, наклонной или вертикальной плоскости. Оно может покоиться, двигаться равномерно или с ускорением, а сила тяги, под действием которой движется тело, может быть направлена, как в сторону движения тела, так и под углом к плоскости. Поэтому применение законов Ньютона к каждому из случаев имеет свои особенности.
3.10. Трение покоя и трение скольжения
1. На брусок, лежащий на шероховатом горизонтальном столе, начали действовать горизонтально направленной силой 4 Н, в результате чего брусок приобрёл ускорение 2 м/с2. Коэффициент трения бруска о стол равен 0,2. Чему равна масса бруска?
Учитель на уроке последовательно провёл опыты по измерению силы трения скольжения при равномерном движении бруска с одним и двумя грузами по горизонтальной поверхности (см. рисунок). Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующие проведённым опытам. Укажите их номера.
1) При увеличении массы бруска с грузами сила трения скольжения увеличивается.
2) Сила трения не зависит от скорости перемещения бруска.
3) Сила трения зависит от угла наклона плоскости перемещения.
4) Сила трения зависит от обработки поверхности, по которой движется брусок.
5) Трение скольжения для второго опыта больше по сравнению с первым.
2. Для деревянного бруска массой 300 г необходимо как можно точнее измерить силу трения скольжения (см. рисунок).
Коэффициент трения скольжения между деревом и материалами разных поверхностей представлен в таблице.
| Номер поверхности | μ |
| 1 | 0,2 |
| 2 | 0,6 |
На рисунке представлены динамометры А (верхний) и Б (нижний), которые можно использовать для измерения. Погрешность измерения равна цене деления шкалы динамометра.
Какие(-ой) из динамометров следует использовать для измерения силы трения скольжения для поверхности № 1 и для поверхности № 2? Ответ поясните.
3. На столе лежит стопка книг. Что легче: вытянуть нижнюю книгу, придерживая (но не поднимая) остальные, или привести в движение всю стопку, потянув за нижнюю книгу? Ответ поясните.
4. Учащийся выполнял эксперимент по измерению силы трения, действующей на два одинаково обработанных тела из одинакового материала, движущихся по одной горизонтальной поверхности. Он получил результаты, представленные на рисунке в виде диаграммы. Какой вывод можно сделать из анализа диаграммы?
1) сила нормального давления $N_2=2N_1$
2) сила нормального давления $N_1=2N_2$
3) коэффициент трения $\mu _1=2\mu _2$
4) коэффициент трения $\mu _2=2\mu _1$
5. Брусок в форме параллелепипеда движется вдоль демонстрационного стола. У первой грани бруска и площадь, и коэффициент трения о стол в 4 раза больше, чем площадь и коэффициент трения второй грани. Если перевернуть брусок с первой грани на вторую, то сила трения скольжения бруска о стол
1) не изменится
2) уменьшится в 4 раза
3) уменьшится в 16 раз
4) увеличится в 4 раза
6. Брусок находится на шероховатой горизонтальной плоскости. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен 0,2. В некоторый момент времени на брусок начинает действовать горизонтальная сила $F$. На рисунке изображён график зависимости модуля силы трения $F_$, возникающей между бруском и плоскостью, от модуля силы $F$. Согласно графику масса бруска равна
1) 2 кг
2) 4 кг
3) 6 кг
4) 8 кг
7. Брусок массой 100 г покоится на горизонтальной поверхности. Какую силу, направленную горизонтально, нужно приложить к бруску, чтобы он мог двигаться с ускорением 2 м/с 2 ? Коэффициент трения между бруском и поверхностью равен 0,1.
8. Ученик изучал зависимость силы трения от качества обработки поверхности, по которой перемещается брусок с грузами. Он измерял силу тяжести, действующую на брусок с разными грузами, и силу трения при движении тела по столу (1) и дощечке (2), расположенными горизонтально. В таблице представлены значения измеренных величин. Какой вывод о коэффициентах трения μ можно сделать по результатам эксперимента?
| Поверхности | 1 стол | 2 дощечка |
| Сила тяжести (Н) | 2 | 5 |
| Сила трения (Н) | 0,6 | 1 |
1) $\mu _1=0,3;\: \mu _2=0,2$
2) $$ μ1 = μ2 = 0,3
3) $\mu _1= \mu _2=0,2$
4) $\mu _1=0,2;\: \mu _2=0,3$
9. Ученик провёл опыты по изучению силы трения скольжения, равномерно перемещая брусок с грузами по горизонтальным поверхностям с помощью динамометра (см. рисунок).
Результаты измерений массы бруска с грузами m, площади соприкосновения бруска и поверхности S и приложенной силы F он представил в таблице.
| № опыта | Поверхность | m, г | S, см2 | F, Н |
| 1 | Деревянная рейка | 100 | 20 | 0,4 |
| 2 | Пластиковая рейка | 400 | 30 | 0,8 |
| 3 | Деревянная рейка | 100 | 30 | 0,4 |
На основании результатов выполненных измерений можно утверждать, что сила трения скольжения
1) не зависит от площади соприкосновения бруска и поверхности
2) с увеличением площади соприкасаемых поверхностей увеличивается
3) с увеличением массы бруска увеличивается
4) зависит от рода соприкасающихся поверхностей
10. Автомобиль массой 1 т трогается с места и движется прямолинейно с постоянным ускорением 0,5 м/с 2 . Чему равна сила тяги, если сила сопротивления движению равна 0,04 от веса автомобиля?
11. Задание на извлечение информации из текста
О природе трения
Когда речь идет о трении, различают три физических явления: сопротивление при движении тела в жидкости или газе (жидкое трение); сопротивление, возникающее, когда тело скользит по какой- нибудь поверхности (трение скольжения, или сухое трение); сопротивление, возникающее при качении одного тела по поверхности другого (трение качения).
Первые исследования трения, о которых мы знаем, были проведены Леонардо да Винчи примерно 500 лет назад. Он измерял силу трения, действующую на деревянные бруски (в форме прямоугольных параллелепипедов), скользящие по доске, причём, ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры. Но работы Леонардо да Винчи стали известны уже после того, как классические законы трения скольжения были вновь открыты французскими учеными Амонтоном и Кулоном в XVII XVIII вв. Вот три закона, которые нашли свое дальнейшее подтверждение:
- Величина силы трения F прямо пропорциональна величине силы нормального давления N тела на поверхность.
- Сила трения не зависит от площади контакта между поверхностями.
- Коэффициент трения зависит от свойств трущихся поверхностей.
Амонтон и Кулон объясняли происхождение трения довольно просто. Обе поверхности неровные они покрыты небольшими горбами и впадинами (см. рисунок). При движении выступы цепляются друг за друга. Для того чтобы втащить тело на «горб», к нему нужно приложить определённую силу. Если выступ больше, то и сила нужна побольше. Чтобы уменьшить трение, надо убрать выступы.
На самом деле механизм трения более сложный. Рассмотрим современные представления о трении через упрощённую модель. При «грубой» обработке поверхностей (прощупывается значительная шероховатость) трение в наибольшей степени связано с механическим зацеплением между «горбами».
При обработке (шлифовании) поверхностей механические зацепления сокращаются, но на поверхности остаются мелкие неровности, которые касаются друг друга только в отдельных точках на вершинах выступов. Здесь молекулы соприкасающихся тел подходят на расстояния, соизмеримые с расстоянием между молекулами в самих телах, и главную роль начинают играть силы межмолекулярного притяжения. Образуется прочная межмолекулярная связь, которая рвётся при нажиме на тело.
Площадь действительного контакта очень мала, обычно порядка тысяч квадратных микронов. Она практически не зависит от реальных размеров тела (например, от площадей граней бруска) и определяется природой поверхностей, их обработкой, температурой и силой нормального давления. Если на тело надавить (например, поставить груз на брусок), то выступы сминаются, и площадь действительного контакта увеличивается. Увеличивается и сила трения.
Таким образом, в процессе шлифовки роль механического зацепления уменьшается (при этом уменьшается и трение). Но при этом постепенно включается механизм межмолекулярного притяжения. И после очень хорошей полировки, когда число контактов значительно возрастает, сила трения скольжения также начинает расти.
11.1. Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.
1) При раскачивании качелей возникает трение качения.
2) Леонардо да Винчи изучал трение скольжения.
3) При падении тела в плотной атмосфере возникает сухое трение.
4) Сила трения не зависит от материала, из которого изготовлена плоскость скольжения.
5) При увеличении угла наклона плоскости скольжения сила трения, действующая на скользящий брусок, уменьшается.
11.2. Простые опыты по измерению силы трения между полированными стеклянными пластинками показали, что при улучшении полировки поверхностей сила трения сначала практически не меняется, а затем возрастает. Противоречат ли полученные результаты модели явления, предложенной Амонтоном и Кулоном? Ответ поясните.
Читайте также: