Сила трения - друг или враг?

В повседневной жизни мы каждый день сталкиваемся с тем, об истинной природе чего практически ничего не знаем. Сила трения – одно из самых распространенных явлений на Земле, без нее не обходится ни одно движение.

Например, когда санки катятся по снегу, то они останавливаются под действием силы трения, даже если на дороге нет никаких неровностей и преград. Благодаря трению фигуристы танцуют на льду, выполняя сложные пируэты, благодаря нему же люди ходят по земле и не падают, текут реки, ездят машины, не выпадают из стен забитые гвозди.

Виновником быстрого изнашивания обуви является именно трение. При ходьбе подошвы трутся о поверхность земли, камни, тротуар, пол, бетон. Трение вызывает  и износ трущихся поверхностей. Но стираются не только подошвы, но и камни. Пример тому ступени старого дома – посередине. Из-за износа стираются и подшипники, и кольца в цилиндрах моторов, и даже детали часов. Не будь трения, предметы были бы намного долговечнее.

Так кто же трение для человека – друг или враг? Это я  и хочу  узнать.

Целью моей работы является: установить друг или враг сила трения.

Для реализации данной цели были выдвинуты следующие задачи:

1. Выяснить причины возникновения силы трения.
2. Установить, от каких факторов зависит трение:

• От поверхности
• От нагрузки

1. Выяснить значение силы трения в окружающей жизни, технике

В ходе работы я выдвинула следующие рабочие гипотезы:

Гипотеза 1. Сила трения – враг.

Гипотеза 2. Сила трения зависит от поверхности.

Гипотеза 3. Сила трения зависит от нагрузки.

В ходе работы  я использовала  экспериментальный, описательный и  математический методы.

Какова же история силы трения?

Первое исследование  законов трения принадлежит знаменитому   итальянскому ученому  и художнику  Леонардо да Винчи:

 сила трения, возникающая при контакте тела
 поверхностью другого тела, пропорциональна  силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта соприкасающихся поверхностей.

Трение — процесс взаимодействия твердых тел при их относительном движении (смещении) либо при движении твердого тела в жидкой или газообразной среде. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется трибологией.

При  движении двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

• трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения;

• трение качения - момент сил возникающий при качении одного из двух взаимодействующих тел относительно другого и противодействующий вращению движущегося тела;
• трение покоя - сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения.

Я провела небольшой соцопрос: «Сила трение друг или враг». Вот что у меня получилось….

Впервые человек сознательно применил трение при получении огня.     

Для добывания огня люди брали острую деревянную палочку, упирали ее в деревянный брусок и быстро-быстро вращали. При этом благодаря трению выделялось тепло, и сухой мох, положенный в лунку вспыхивал.                                                                                                     

Колесо признано во всем мире самым старым и самым важным изобретением человечества. Его появление относят к эпохе древнего Шумера в Месопотамии в пятом веке до нашей эры. Изначально это были гончарные колеса. Через два столетия, в третьем веке до н.э., колесо добралось до Индии и Пакистана и распространилось по всей индийской долине.

Но с чем связано появление колеса?

Сначала тяжелые грузы просто волочили по земле, но потом люди заметили, что гладкие предметы передвигать легче, чем шероховатые, поэтому грузы стали класть на пару гладких бревен.  Появились сани. Вскоре люди заметили, что сани везти легче, если под них подложить круглые бревна-катки. Чтобы катки не выкатывались их стали прикреплять к самим саням, делая в полозьях углубления. Так катки начали превращаться в колеса, а сани – в повозки: телеги, тачанки, кареты, т.е. в колесные экипажи.

Как красиво скользят пары на льду, исполняя разные сложные движения.

Но почему же все это стало возможно? И почему катаются именно на льду, а не на стекле и не на паркете?

Все дело в том, что скользим мы, можно сказать, не по льду, а по воде. При движении лед под коньками тает и образуется тонкая прослойка воды.

Между льдом и коньками развивается сильное трение и, как всегда, при трении выделяется тепло, под влиянием которого тает лед. Получается, что он сам себя смазывает.

Но не только лед может сам себя смазывать.  При катании на лыжах появляется то же самое явление.  Но не всегда то, что лед скользкий служит на пользу человеку, зачастую из-за этого он может получить увечья различной степени тяжести. Как часто подают на наших глазах люди. Почему же так происходит? Дело в том, что когда человек идет по льду, то сила трения между подошвами его обуви и льдом очень мала, и удержаться на ногах становится достаточно сложно.

 Я провела несколько экспериментов по установлению зависимости силы трения от поверхности. Когда  деревянный брусок двигался по наждачной бумаге, по деревянной поверхности  и по пластику.

Для визуализации полученных результатов была составлена диаграмма.

•    Сила трения зависит от поверхности, по которой движется тело: чем более шершавая поверхность, тем больше сила трения.

 Для каждого случая я определила коэффициента трения (μ).    См слайд

Вывод №2     Проанализировав полученные значения коэффициента трения (μ), можно сделать вывод, что μ характеризует поверхность. Таким образом, чем больше значение μ, тем больше сила трения.

После этого установила  зависимость силы трения от нагрузки.   См слайд

Вывод:  Сила трения зависит от нагрузки, оказываемой на тело: чем больше нагрузка, тем больше сила трения.

Я могу предложить «Правила пользования» трением

1. Не бегать по помытым полам и другим скользким поверхностям, потому что, чем больше гладкость поверхности, тем меньше сила трения, значит, можно поскользнуться и упасть, при этом нанеся себя различные увечья.
2. При передвижении по скользким поверхностям лучше увеличивать силу трения, увеличивая нагрузка, ведь эти величины прямо пропорциональны.
3. При  передвижении какого-либо тяжелого предмета желательно на пути движения располагать округлые предметы, например, бревна, т.к. сила трения качения меньше силы трения скольжения.
4. При «буксовании» же машины силу трения, наоборот, надо увеличивать, поэтому стоит подсыпать камни и гравий.
5. Для увеличения долговечности разных вещей можно использовать смазку, потому что она уменьшает силу трения.
6. Для увеличения силы трения, например, на дорогах в зимнее время нужно использовать песок и соль которые сделают поверхность более шершавой и, соответственно, увеличат силу трения.
7. Не пытаться открывать или брать что-либо мокрыми и намыленными руками, т.к. из-за маленькой силы трения осуществить действия не удастся.

Таким образом, трение является неотъемлемой частью нашей жизни, и существование без него невозможно, но так как трение может приносить человеку и вред, его можно увеличивать и уменьшать в зависимости от ситуации.

Выдвинутая гипотеза №1 не подтвердилась, так как трение – одновременно и друг, и враг человека. Гипотезы №2 и №3 подтвердились в поставленных опытах.