Параграф 19 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

🛷 Сила трения

🛷 Определение силы трения

Сила трения — это сила, возникающая при контакте двух поверхностей, когда одно тело движется или пытается начать движение относительно другого.

• Сила трения всегда направлена противоположно движению или предполагаемому движению тела.

• Она возникает из-за неровностей на поверхности соприкасающихся тел и силы притяжения между молекулами.

• Трение не зависит от площади контакта поверхностей.

• Данная сила определяется материалами и силой, с которой они прижаты друг к другу.

👟 Виды трения

Различают несколько видов трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.

• Трение покоя возникает, когда тело не движется относительно другой поверхности.

• Оно препятствует началу движения.

• Данная сила увеличивается по мере увеличения силы, прикладываемой к телу, пока не достигнет максимального значения.

• Трение скольжения возникает при движении одного тела по поверхности другого.

• Трение качения возникает, когда тело катится по поверхности.

• Этот вид трения меньше трения скольжения.

• Величина трения качения зависит от формы и размеров контактирующих тел.

📉 Максимальная сила трения покоя

Максимальная сила трения покоя — это наибольшее значение силы трения, при котором тело ещё не начало скользить.

• Она пропорциональна силе реакции опоры.

• Данная сила определяется формулой: Fтр.п = μN.

• В этом уравнении μ — коэффициент трения, зависящий от материалов поверхности.

• N — сила реакции опоры.

• Для гладких и полированных поверхностей коэффициент трения невелик.

• Для шероховатых и зазубренных поверхностей данный коэффициент намного больше.

• При превышении этой силы тело начинает скользить, и сила трения уменьшается до силы трения скольжения.

🧪 Коэффициент трения

Коэффициент трения (μ) характеризует свойства взаимодействующих материалов.

• Данный коэффициент зависит от химического состава материалов и степени их шероховатости.

• Трение между резиной и асфальтом высокое, что обеспечивает хорошее сцепление колёс с дорогой.

• Трение между льдом и сталью очень низкое, что приводит к скольжению.

• Изменение материала контактирующих поверхностей или их смазка значительно изменяют коэффициент трения.

• Это используется на практике для уменьшения или увеличения силы трения в различных механизмах.

🎡 Трение качения и его особенности

Трение качения возникает, когда одно тело катится по поверхности другого, например, колесо по дороге.

• Сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения.

• В процессе качения деформации контактных поверхностей минимальны.

• Колёса и ролики используются для транспортировки тяжёлых грузов для снижения сопротивления движению.

• Трение качения увеличивается при возрастании силы тяжести или при увеличении радиуса колёс.

🚗 Пример расчёта силы трения

Рассмотрим пример: автомобиль массой 3 тонны, движущийся со скоростью 72 км/ч, начинает торможение, и его скорость снижается до 36 км/ч.

• Для расчёта времени торможения используется формула второго закона Ньютона с учётом силы трения: Fтр = μN.

• В данном примере N = mg.

• Подставив значения, находим ускорение и время торможения, которое оказывается равным 1,7 с.

• В этом примере коэффициент трения μ = 0,6 был ключевым фактором.

🏗️ Практическое применение силы трения

Сила трения играет важную роль в нашей повседневной жизни.

• Она обеспечивает сцепление ног с поверхностью при ходьбе, работу автомобильных тормозов и движение транспортных средств.

• Снижение силы трения с помощью смазки применяется для уменьшения износа в машинах и механизмах.

• Увеличение силы трения достигается использованием резиновых подошв, шин с рифлёным протектором и других методов.

• Данные способы предотвращают скольжение и обеспечивают устойчивость на скользких поверхностях.

💎 База параграфа

• 📐 Величины и формулы:

  • Сила трения (Fтр) — измеряется в Ньютонах (Н). Fтр = μN.

  • Коэффициент трения (μ) — безразмерная величина, характеризующая пару материалов.

  • Сила реакции опоры (N) — измеряется в Ньютонах (Н). В простейших случаях N = mg.

• 🧪 Явления и опыты:

  • Смазка поверхностей — физический процесс уменьшения μ для снижения износа.

  • Торможение автомобиля — переход кинетической энергии в тепловую за счет работы силы трения.

  • Качение против скольжения — опыт, доказывающий, что Fтр.кач << Fтр.скол.

• 📖 Определения:

  • Сила трения покоя — сила, возникающая между соприкасающимися телами, неподвижными друг относительно друга.

  • Трение скольжения — трение при относительном перемещении соприкасающихся тел.

  • Трение качения — сопротивление движению, возникающее при перекатывании одного тела по поверхности другого.

📝 Подведем итоги

• Сила трения всегда направлена против вектора мгновенной скорости (или возможного движения).

• Существует три основных вида трения: покоя, скольжения и качения, причем трение качения самое слабое.

• Коэффициент трения μ зависит только от материалов и качества обработки поверхностей, но не от их площади.

• Трение жизненно необходимо для передвижения и работы механизмов, но требует контроля для предотвращения износа.