Проект по физике "Сила трения"

Лист оценивания

Муниципальное образовательное учреждение Красновосходская средняя общеобразовательная школа МО «Цильнинский район» Ульяновской области

Исследовательский проект

«Сила трения»

автор работы: Косырева Юлия

ученица 7 класса

руководитель: учитель физики

Мельникова Лариса Николаевна

                                                 Карабаевка-2016

                                                           Содержание

I. Введение ……………………………………………………………...3

II. Основная часть

2.Описание объекта……………..………………………………….…...7

       2.1.Историческая справка……………………………………………….8

       2. 2.Определение и  характеристика……………. ……………………..9

       2.3. Причины возникновения сил трения……………………………...11

       2.4.Сила трения в природе и технике………………………………….12

       3.1. Исторический курьез …………..………………………………......17

       3.2.  Вопросы на закрепление знаний о силе трения………………….18

       3.3.Сочинение о трении…………………………………………………19

       Заключение ………………………………………………………………20

    Литература………….……………………………………………….…..21

                                                                                                  Каждый , кто

старается

постичь тайны

природы

достоин

уважения.

I.Введение

Полезно или вредно трение? Многие, не задумываясь, отвечают: "Конечно, вредно!" И на первый взгляд они  правы. Действительно, из-за трения изнашиваются механизмы и машины, стираются  подошвы ботинок и шины автомобиля, затруднено передвижение различных  грузов, невозможно создание вечного  двигателя и многое другое. Но представьте  себе на минуту, что трение исчезло. Тогда движущийся автомобиль не сможет остановиться, а неподвижный - тронуться  с места. Пешеходы упадут на асфальт  и не смогут подняться. Кроме того, они неожиданно окажутся голыми, так  как нитки в тканях удерживаются трением. Вся мебель в комнате  собьется в один угол (в соответствии с наклоном пола), тарелки и стаканы  соскользнут со стола, гвозди и шурупы выскочат из стен, ни одну вещь нельзя будет взять в руки, вы не сможете  перевернуть страницу журнала и  т. д. и т. п. Перечень подобных "ужасов" можно продолжить до бесконечности, но и сказанного достаточно, чтобы  понять, что без трения жизнь на Земле была бы невозможна.

Вот что пишет известный швейцарский  физик, лауреат Нобелевской премии Шарль Гийом (1861-1938): "Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиною с каменную глыбу или малы, как песчинка, никогда не удержатся одно на другом: все будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкому". К этому можно добавить, что неизвестно, как бы пошло развитие цивилизации - ведь наши предки добывали огонь трением.

Актуальность проекта 

С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем. Но несмотря на ту большую роль, которую играет трение в нашей жизни, до сих пор не создана достаточно полная картина возникновения трения. Это связано даже не с тем, что трение имеет сложную природу, а скорее с тем, что опыты с трением очень чувствительны к обработке поверхности и поэтому трудно воспроизводимы. 

Обоснование актуальности проекта:

       Когда говорят о трении, различают три несколько отличных физических явления: сопротивление при движении тела в жидкости или газе – его называют жидким трением; сопротивление, возникающее, когда тело скользит по какой-нибудь поверхности, – трение скольжения, или сухое трение; сопротивление, возникающее при качении тела, – трение качения.   Движению тела обычно препятствуют силы трения.  Если соприкасаются поверхности твёрдых тел, их относительному движению мешают силы сухого трения. Характерной особенностью сухого трения является существование зоны застоя. Тело нельзя сдвинуть с места, пока абсолютная величина внешней силы не превысит определённого значения. До этого момента между поверхностями соприкасающихся тел действует сила трения покоя, которая уравновешивает внешнюю силу и растёт вместе с ней.

Гипотеза:  Если бы не было силы трения, то  в мире наступил бы хаос. 

Цели проекта-
Найти ответы на вопросы:

• Что такое сила трения?
• Какие виды сил трения существуют?
• Где можно встретиться с силой трения?
• Сила трения вредная или полезная?

Задачи:

• 1.Изучить теоретический материал, сформулировать определение видов силы трения, найти информацию об ученых, занимавшихся изучением сил трения;
• 2. Найти примеры проявления сил трения в технике и в окружающем нас мире, на основании этих примеров объяснить вред и пользу сил трения;
• 3. Найти информацию о проявлении сил трения в литературных произведениях, мультфильмах.

При создании работы использованы основные исследовательские методы:

       Теоретический( анализ научно-исследовательской, научно-популярной, специальной и учебной литературы, а также информации Интернета).

• «Мозговой штурм» формулирование темы исследования;
• Выдвижение гипотез решения проблемы;
• Выбор творческого названия проекта;
• Обсуждение плана работы;
• Обсуждение возможных источников информации;
• Самостоятельная работа  по выполнению задания;
• Самостоятельная работа по выполнению презентации и публикации;
•  Публичная защита полученных результатов и выводов.

II.Основная часть

1.Описание объекта.

Санки, скатившись с горы, движутся по горизонтальному пути неравномерно, скорость их постепенно уменьшается, и через некоторое время они останавливаются . Останавливается и велосипед, когда велосипедист прекращает крутить педали. Мы знаем, что причиной всякого изменения скорости движения является сила. Значит, в рассмотренных примерах на каждое движущееся тело действовала сила.

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением . А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения.

Сила трения – ещё один вид сил, отличающийся от рассмотренных ранее силы тяжести и силы упругости.

2.1 История открытия силы
трения.

Талантливый человек талантлив во  всем, но лишь немногие гении были гениальны во всем, что бы они не делали.  Леонардо да Винчи заслуживает звания абсолютно универсального гения. Леонардо утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью, пропорциональна нагрузке(силе притяжения), направлена против движения и не зависит от площади контакта.(1519 год).  

Г. Амонтон и    Ш.О.Кулон

Ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов(1781). Но в их формулировке не было учтено, насколько гладко обработаны контактирующие поверхности.  

Современные исследования силы трения

• развивавшаяся техника XX века требовала все большего внимания к исследованию трения. В 30-е годы исследования в области трения стали настолько интенсивными, что потребовалось выделить их как специальную науку - трибологию, лежащую на стыке механики, физики поверхностных явлений и химии (создание новых смазочных материалов - дело химиков). Только в США в этой области работают в настоящее время более 1000 исследователей, и в мировой науке ежегодно публикуется более 700 статей.

2.2.Виды сил трения

Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.

• Трение качения — момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого. 
• Трение покоя — сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих  тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.
• 

2.3.Причины возникновения сил трения.

Неровность поверхности.

Взаимное притяжение молекул.

2.4. Сила трения в природе и технике

В природе и технике трение имеет большое значение. Трение может быть полезным и вредным. Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно – уменьшить.

Без трения ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли .

В жизни многих растений трение играет положительную роль. Вот, например, лианы, грох, бобы и другие вьющиеся растения . Благодаря трению они цепляются за находящиеся поблизости опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Трение здесь создается за счет того, что стебли многократно обвивают опоры и поэтому плотно прилегают к ним. 

А вот растения, имеющие корнеплоды, такие, как морковь, свекла, брюква . Сила трения о грунт способствует удержанию корнеплода в почве. С ростом корнеплода давление окружающей земли на него увеличивается, а это значит, что сила трения тоже возрастает. Именно поэтому так трудно вытащить из земли большую свеклу, редьку, репу. 

Таким растениям, как репейник , трение помогает распространять семена, имеющие колючки с небольшими крючками на концах. Эти колючки зацепляются за шерсть животных и вместе с ними перемещаются.

Путем длительной эволюции организмы живых существ приспособились к трению . Действие органов хватания ( клешни рака, передние конечности и хвост обезьян, хобот слона и др.) тесно связаны с трением. Ведь предмет или живое существо будет тем прочнее схвачено, чем больше трение между ним и органом хватания.

Во многих случаях трение вредно и с ним приходится бороться. Например, во всех машинах из-за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части . Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, между ними вводят смазку.

Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники. Деталь подшипника, непосредственно соприкасающуюся с валом, называют вкладышем . Вкладыши делают из твердых материалов – бронзы, чугуна или стали. Внутреннюю поверхность их покрывают особыми материалами, чаще всего баббитом.

Мы знаем, что сила трения качения при одинаковой нагрузке значительно меньше силы трения скольжения. На этом явлении основано применение шариковых и роликовых подшипников. В таких подшипниках вращающийся вал не скользит по неподвижному вкладышу подшипника, а катится по нему на стальных шариках или роликах.

   3.1ИСТОРИЧЕСКИЙ КУРЬЕЗ

18 августа 1851 года император Николай I совершил первую поездку из Петербурга в Москву по железной дороге. Императорский поезд был готов к отправлению в 4 часа утра. Начальник строительства дороги, генерал Клейнмихель чтобы подчеркнуть торжественность события, приказал первую версту железнодорожного пути покрасить белой масляной краской. Это было красиво и подчеркивало то обстоятельство, что императорский поезд первым пройдет по нетронутой белизне уходящих вдаль рельсов. Однако Клейнмихель не учел одного обстоятельства… Он забыл о смазочном действии масляной краски, уменьшающем трение, - паровоз буксовал на месте.

     Жандармы, подобрав полы шинелей,

     бежали эту версту

     перед поездом и посыпали

     песком покрашенные рельсы.

3.2. Закрепление материала

Ответить на вопросы

1. Для чего смычок перед игрой натирают канифолью?
2. Почему медицинские иглы полируют  до зеркального блеска?
3. Почему полировка и шлифовка соприкасающихся деталей уменьшает силу трения? Будет ли уменьшена сила трения, если поверхности деталей отполировать идеально?
4. С какой целью швейные иголки полируют до блеска? Удобно ли шить заржавленной иголкой?
5. В вагоне поезда на столике лежат книга и мяч. Поезд тронулся с места. Что при этом произойдет с мячом и книгой?
6. У гоночных велосипедов руль низко опущен. Почему?
7. Почему живую рыбу трудно держать в руках?

3.3 А   ЕСЛИ БЫ СИЛЫ ТРЕНИЯ
НЕ БЫЛО…

  «Допустим, решили мы на каникулах съездить

     к бабушке в гости на поезде. И не в курсе того,

    что как раз в это время вдруг, ни с того ни с сего, пропала сила трения. Проснулись, встаем с кровати и падаем, так как силы трения между полом и ногами нет. 

       Начинаем обуваться, и не можем завязать шнурки, которые не держатся из-за отсутствия силы трения. С лестницей вообще туго, лифт не работает – он уже давно лежит в подвале. Пересчитав копчиком абсолютно все ступени и доползя как-то до остановки, обнаруживаем новую беду: ни один автобус не остановился на остановке.  Чудом сели в поезд, думаем, какая красота – тут хорошо, топлива уходит меньше, так как потери на трение сведены к нулю, быстрее доедем. Но вот в чём беда: силы трения между колёсами и рельсами нет, а, значит, и оттолкнуться поезду не от чего! Так что, в общем, как-то и не судьба съездить к бабушке без силы трения» .

                                                 Заключение

С учетом полезности положительных и вредности отрицательных сторон силы трения, мы должны всемерно расширять использование ее положительных качеств и не сваливать на нее собственную вину.

И тогда в мире точно хаос не наступит!

     Список литературы:

• Перышкин А.В.: Физика. Учебник для 7 класса.- М.: Дрофа, 2009г.
• http://class-fizika.narod.ru/7_class.htm 
• http://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%ED%E5%F0%F6%E8%FF 
• http://www.nado5.ru/e-book/yavlenie-inercii-reshenie-zadach 
• http://demkin-nik.narod.ru/action/sud.htm 
• Инерция в жизни 
• Образовательные ресурсы по теме "Инерция" 
• Урок физики в 7 классе по теме "Инерция" с медиа-ресурсами