УСІ УРОКИ ФІЗИКИ 10 клас

1-й семестр

 

МЕХАНІКА

 

2. Динаміка

Урок 15/35

Тема. Сили тертя

 

Мета уроку: з'ясувати природу сил тертя; розглянути способи зменшення та збільшення сил тертя

Тип уроку: комбінований

План уроку

Контроль знань

5 хв.

1. Що таке деформація? Що є її причиною?

2. Якою є природа сили пружності?

3. Сформулюйте закон Гука.

4. Де трапляються сили пружності в техніці й природі? Наведіть приклади

Демонстрації

6 хв.

1. Тертя спокою.

2. Тертя ковзання й кочення.

3. Вимірювання сил тертя.

4. Способи зменшення й збільшення сил тертя

Вивчення нового матеріалу

26 хв.

1. Природа сили тертя.

2. Сила тертя спокою.

3. Сила тертя ковзання.

4. Сила тертя кочення

Закріплення вивченого матеріалу

8 хв.

1. Тренуємося розв’язувати задачі.

2. Контрольні запитання

 

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Природа сили тертя

Сили тертя супроводжують будь-який рух або спроби спричинити його, тому їх не можна не вивчати.

Ø  Сила тертя — це сила, що виникає під час руху або в разі спроби спричинити рух одного тіла по поверхні іншого й спрямована вздовж дотикальних поверхонь проти руху.

Причиною виникнення сил тертя служать шорсткості дотикальних поверхонь тіл і взаємне притягання молекул цих тіл. Взаємодія нерівностей поверхонь призводить до деформації тіл і появи сил пружності, які так само, як і взаємне притягання молекул, мають електромагнітну природу. Отже, сили тертя мають електромагнітну природу.

2. Сила тертя спокою

Покладемо брусок на дошку й піднімемо її за один край. Брусок при цьому не зісковзує, тобто перебуває в стані рівноваги. Оскільки дві сили, що діють на брусок (сила тяжіння й сила реакції опори), не зрівноважують одна одну, то очевидно, є ще одна сила, яка зрівноважує рівнодійну сили тяжіння і сили пружності. Це і є сила тертя спокою.

Ø  Сила тертя спокою — це сила, що виникає між дотикальними поверхнями тіл, нерухомих відносно одне одного.

Якщо несильно подіяти на брусок, який лежить на столі, силою F1, спрямованою горизонтально, то брусок залишиться лежати на місці. Оскільки брусок не зрушує з місця, отже, з’явилася сила тертя спокою Fтepт.cnoк, яка зрівноважує силу F1.

Потягнемо брусок з більшою силою, збільшиться й сила тертя спокою. Якщо ці досліди продовжити, ми зможемо задіяти таку силу, за якої брусок зрушить з місця. У цей момент ми досягнемо максимальної сили тертя спокою.

Експериментально встановлено, що максимальна сила тертя спокою пропорційна силі реакції опори:

Тут μ0 — максимальний коефіцієнт тертя спокою, N — модуль сили реакції опори.

Коефіцієнт тертя — величина безмежна, залежна від матеріалів дотикальних тіл та якості їх обробки. Зазвичай коефіцієнт тертя менший за одиницю.

Причина виникнення сил тертя спокою — це переважно чіпляння нерівностей дотикальних тіл.

Можна навести чимало прикладів корисної дії сили тертя спокою. Завдяки цій силі, пальці рук утримують ручку й олівець, а на болтах тримаються гайки; стілець не вислизає з-під нас унаслідок найменшого руху, а зав’язаний шнурок на взутті не розв’язується.

Хоча сила тертя спокою й перешкоджає відносному руху тіл, але саме тому вона часто «передає» механічний рух від одних тіл до інших.

Дійсно, роблячи крок, людина штовхає ґрунт назад. При цьому між підошвою і поверхнею дороги діє сила тертя спокою. Сила тертя спокою може розганяти й автомобілі. Колесо автомобіля, обертаючись, штовхає шляхове полотно назад, діючи на нього силою тертя спокою, адже нижня точка колеса спочиває відносно дороги, якщо колесо котиться без прослизання. При цьому Земля штовхає колесо (а разом з ним і автомобіль, з’єднаний з колесом) уперед.

3. Сила тертя ковзання

Коли тіло ковзає по поверхні іншого тіла, на нього діє сила тертя ковзання.

Ø  Сила тертя ковзання — це сила, що виникає під час ковзання одного тіла по поверхні іншого.

На досліді можна показати, що модуль сили тертя ковзання Fтерт.ковз пропорційний модулю сили нормального тиску N:

Коефіцієнт пропорційності ц називають коефіцієнтом тертя.

Слід звернути у вагу учнів на те, що співвідношення Fтерт.ковз = μN не можна записувати у векторному вигляді, тому що сила тертя і сила нормального тиску перпендикулярні одна одній.

Під час переміщення тіла по горизонтальній поверхні горизонтально спрямованою силою сила нормальної реакції дорівнює за модулем силі тяжіння, тому в цьому випадку співвідношення Fтерт.ковз = μN набуває вигляду: Fтерт.ковз = μmg.

Коефіцієнт тертя залежить в основному від матеріалів, з яких виготовлено дотикальні поверхні, і якості обробки їхніх поверхонь. Коефіцієнт тертя визначають експериментально. Наприклад: сталь по сталі — 0,2; сталь по льоду — 0,015; гума по бетону — 0,75.

4. Сила тертя кочення

Якщо тіло не ковзає по поверхні іншого тіла, а котиться, то тертя, що виникає в місці їхнього зіткнення, називають тертям кочення.

До тертя кочення можна віднести тертя коліс залізничного вагона об рейки, коліс автомобіля об бруківку, тертя під час перекочування діжок або труб об ґрунт тощо.

За однакових навантажень сила тертя кочення значно менша за силу тертя ковзання, тому в тих випадках, коли потрібно зменшити силу тертя, тертя ковзання замінюють тертям кочення. Для цього використовують шарикові й роликові підшипники. Застосування шарикових або роликових підшипників дозволяє зменшити силу тертя у 20-30 разів.

Під час кочення тіло деформує все нові й нові ділянки поверхні. Це є однією з причин виникнення сили тертя кочення. Зазвичай тертя кочення тим менше, чим твердіші поверхні дотикальних тіл.

Тертя, як і будь-яке інше фізичне явище, може бути і шкідливим, і корисним.

Коли тертя шкідливе, його намагаються зменшити. Для цього використовують змазки, застосовують магнітну або повітряну подушку, заміняють ковзання коченням, застосовують шарикові, роликові або магнітні підшипники.

Коли тертя корисне, його намагаються збільшити: у разі ожеледі посипають тротуари й автодороги піском, застосовують шипи на взутті й автомобільних шинах. Тертя дозволяє здійснити гальмування тіл, що рухаються, і переміщення вантажів конвеєрною стрічкою.

 

Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу

1. Коли виникає сила тертя спокою та як вона спрямована?

2. Наскільки великою може бути сила тертя спокою?

3. Коли виникає сила тертя ковзання та як вона спрямована?

4. Від чого залежить сила тертя ковзання?

5. Коли виникає сила тертя кочення та як вона спрямована?

6. Від чого залежить коефіцієнт тертя ковзання?

7. Чи завжди сила тертя перешкоджає руху?

8. Як можна «керувати» тертям?

 

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Тренуємося розв'язувати задачі

1. Брусок тягнуть по столу, прикладаючи горизонтальну силу в 1 Н. Якою є маса бруска, якщо він рухається рівномірно, а коефіцієнт тертя між бруском і столом дорівнює 0,2?

2. Розрахуйте час гальмування автомобіля й шлях, пройдений ним до зупинки, якщо автомобіль рухався горизонтальною дорогою й перед початком гальмування мав швидкість 16 м/с. Коефіцієнт тертя дорівнює 0,4.

2). Контрольні запитання

1. Чому небезпечно переходити дорогу перед транспортом?

2. Які способи зменшення сили тертя вам відомі? Наведіть приклади їх застосування.

3. Які способи збільшення сили тертя вам відомі? Наведіть приклади їх застосування.

 

Що ми дізналися на уроці

•  Сила тертя — це сила, що виникає під час руху або в разі спроби спричинити рух одного тіла по поверхні іншого та спрямована вздовж дотикальних поверхонь проти руху.

•  Сила тертя спокою — це сила, що виникає між дотикальними поверхнями тіл, нерухомих відносно одне одного.

•  Максимальна сила тертя спокою пропорційна силі реакції опори:

image227

•  Сила тертя ковзання — це сила, що виникає під час ковзання одного тіла по поверхні іншого.

•  Модуль сили тертя ковзання Fтерт.ковз пропорційний модулю сили нормального тиску N:

image228

 

Домашнє завдання

1. П.: § 28.

2. 36.:

р1) - 10.3; 10.5; 10.8; 10.9;

р2) - 10.18; 10.19; 10.20; 10.21;

р3) - 10.30; 10.31; 10.35; 10.36.

3. Д.: підготуватися до самостійної роботи «Сила пружності. Сили тертя».






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.