Travail de recherche « La force de frottement et ses propriétés utiles. Cours de physique "La force de frottement
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Travail de recherche
"La force de frottement et ses caractéristiques bénéfiques»
Complété par: Platon Alexey,
étudiant 9 - classe "D"
Superviseur:
,
Professeur de physique
Pervomaïsky
Région de Tambov
2012
1. Présentation 3
2. Recherche de l'opinion publique. quatre
3. Qu'est-ce que la friction (un peu de théorie). 5
3.1. Frottement de repos. 5
3.2. Frottement par glissement. 6
3.3. Frottement de roulement. 6
3.4. Référence historique. 8
3.5. Coefficient de friction. 9
3.6. Le rôle des forces de frottement. Onze
4. Résultats des expériences. 12
5. Travail de conception et conclusions. 13
6. Conclusion. quinze
7. Liste de la littérature utilisée. 16
1. Introduction
Problème:Pour comprendre si nous avons besoin de la force de friction et découvrir ses propriétés utiles.
Comment la voiture accélère-t-elle et quelle force la ralentit lors du freinage ? Pourquoi la voiture « dérape » sur une route glissante ? Qu'est-ce qui cause l'usure rapide des pièces ? Pourquoi une voiture ne peut-elle pas s'arrêter brusquement lorsqu'elle accélère à grande vitesse ? Comment les plantes sont-elles maintenues dans le sol ? Pourquoi poisson vivant difficile à tenir ? Comment expliquer le pourcentage élevé de blessures et d'accidents de la circulation lors de verglas dans période hivernale?
Les lois du frottement fournissent des réponses à ces questions et à bien d'autres liées au mouvement des corps.
Des questions ci-dessus, il s'ensuit que le frottement est un phénomène à la fois nuisible et bénéfique.
Au XVIIIe siècle, un physicien français découvre la loi selon laquelle la force de frottement entre solides ne dépend pas de la surface de contact, mais est proportionnelle à la force de réaction du support et dépend des propriétés des surfaces en contact . La dépendance de la force de frottement sur les propriétés des surfaces en contact est caractérisée par le coefficient de frottement. Le coefficient de frottement est compris entre 0,5 et 0,15. Bien que depuis de nombreuses hypothèses aient été avancées pour expliquer cette loi, il n'existe toujours pas de théorie complète de la force de frottement. Le frottement est déterminé par les propriétés de la surface des solides, et elles sont très complexes et n'ont pas encore été complètement explorées.
Les principaux objectifs de ce projet : 1) Étudier la nature des forces de frottement; étudier les facteurs dont dépend le frottement; tenir compte des types de frottement.
2) Découvrez comment une personne a reçu des connaissances sur ce phénomène, quelle est sa nature.
3) Montrer quel rôle le phénomène de frottement ou son absence joue dans notre vie ; répondre à la question : « Que savons-nous de ce phénomène ?
4) Créer des expériences de démonstration ; expliquer les résultats des phénomènes observés.
Tâches: Pour retracer l'expérience historique de l'humanité dans l'utilisation et l'application de ce phénomène; connaître la nature du phénomène de frottement, les lois du frottement ; mener des expériences confirmant les régularités et les dépendances de la force de frottement ; réfléchir et créer des expériences de démonstration prouvant la dépendance de la force de frottement sur la force de pression normale, sur les propriétés des surfaces en contact, sur la vitesse du mouvement relatif des corps.
Pour atteindre ces objectifs, ce projet a travaillé dans les domaines suivants :
1) Recherche d'opinion publique;
2) Etude de la théorie du frottement ;
3) Expérimenter ;
4) Conception.
L'urgence du problème. Le phénomène de frottement est très courant dans notre vie. Tous les mouvements des corps en contact les uns par rapport aux autres se produisent toujours avec frottement. La force de frottement affecte toujours plus ou moins la nature du mouvement.
Hypothèse. La force de frottement est utile, dépend du type de surfaces de frottement et de la force de pression.
Importance pratique consiste à appliquer la dépendance de la force de frottement à la force de réaction du support, aux propriétés des surfaces en contact, à la vitesse de déplacement dans la nature. Il faut aussi en tenir compte dans la technologie et dans la vie de tous les jours.
Intérêt scientifique réside dans le fait qu'au cours de l'étude de cette question, certaines informations ont été obtenues sur application pratique phénomènes de frottement.
2. Recherche de l'opinion publique.
Buts: montrer quel rôle le phénomène de frottement ou son absence joue dans notre vie ; répondre à la question : « Que savons-nous de ce phénomène ?
Des proverbes et des dictons ont été étudiés, dans lesquels la force de frottement du repos, du roulement, du glissement se manifeste, l'expérience humaine a été étudiée dans l'application du frottement, les moyens de lutter contre le frottement.
Proverbes et dictons :
Il n'y aura pas de neige, il n'y aura aucune trace.
Un chariot tranquille sera sur la montagne.
Difficile de nager contre l'eau.
Vous aimez rouler, aimez porter des traîneaux.
La patience et le travail rectifieront tout.
De là, la charrette a chanté qu'elle n'avait pas mangé de goudron depuis longtemps.
Et des gribouillis, et des roulades, et des traits, et des roulades. Et tout cela avec le langage.
Il ment qu'il coud avec de la soie.
Prenez une pièce de monnaie et frottez-la sur une surface rugueuse. Nous sentirons clairement la résistance - c'est la force de frottement. Si vous frottez plus vite, la pièce commencera à chauffer, nous rappelant que la chaleur est libérée lors du frottement - un fait connu de l'homme de l'âge de pierre, car c'est ainsi que les gens ont appris à faire du feu.
La friction nous permet de marcher, de nous asseoir, de travailler sans craindre que les livres et les cahiers tombent de la table, que la table glisse jusqu'à ce qu'elle touche un coin et que le stylo nous glisse des doigts.
Le frottement contribue à la stabilité. Les menuisiers nivellent le sol pour que les tables et les chaises restent en place.
Cependant, un peu de frottement sur la glace peut être utilisé avec succès techniquement. La preuve en est les soi-disant routes de glace, qui ont été aménagées pour l'enlèvement du bois du site d'abattage jusqu'à chemin de fer ou aux points de fusion. Sur une telle route, aux rails de glace lisses, deux chevaux tirent un traîneau chargé de 70 tonnes de rondins.
Le frottement n'est pas seulement un frein au mouvement. C'est aussi raison principale usure dispositifs techniques, un problème auquel l'homme a également été confronté à l'aube même de la civilisation. Lors des fouilles de l'une des plus anciennes villes sumériennes - Uruk - les restes de roues en bois massives, vieilles de 4,5 mille ans, ont été découverts. Les roues sont cloutées de clous en cuivre dans le but évident de protéger le train de wagons de l'usure.
Et à notre époque, la lutte contre l'usure des appareils techniques est le problème d'ingénierie le plus important, solution réussie ce qui permettrait d'économiser des dizaines de millions de tonnes d'acier et de métaux non ferreux, réduirait fortement la production de nombreuses machines et leurs pièces détachées.
Déjà dans l'Antiquité, les ingénieurs disposaient de moyens aussi importants pour réduire le frottement dans les mécanismes eux-mêmes qu'un palier lisse métallique remplaçable lubrifié avec de la graisse ou huile d'olive, et même un roulement.
Les premiers roulements au monde sont des boucles de ceinture qui supportent les essieux des chariots sumériens antédiluviens.
Les roulements à inserts métalliques remplaçables étaient bien connus dans La Grèce ancienne où ils étaient utilisés dans les vannes de puits et les moulins.
Bien sûr, le frottement joue un rôle positif dans notre vie, mais il est aussi dangereux pour nous, surtout en hiver, pendant la période de glace.
3. Qu'est-ce que la friction (un peu de théorie)
Buts:étudier la nature des forces de frottement; étudier les facteurs dont dépend le frottement; tenir compte des types de frottement.
Force de friction
Si nous essayons de déplacer le placard, nous verrons immédiatement que ce n'est pas si facile de le faire. Son mouvement sera gêné par l'interaction des jambes avec le sol sur lequel il se tient. Il existe 3 types de frottement : le frottement statique, le frottement glissant, le frottement roulant. Nous voulons savoir en quoi ces espèces diffèrent les unes des autres et qu'ont-elles en commun ?
3.1. Frottement de repos
Afin de découvrir l'essence de ce phénomène, vous pouvez mener une expérience simple. Posons le bloc sur une planche inclinée. Si l'angle d'inclinaison de la planche n'est pas trop grand, la barre peut rester en place. Qu'est-ce qui l'empêchera de glisser ? Frottement de repos.
Appuyons notre main sur le cahier posé sur la table et bougeons-le. Le cahier se déplacera par rapport à la table, mais reposera par rapport à notre paume. Comment avons-nous fait bouger ce carnet ? Avec l'aide de frotter le reste du cahier contre la main. Le frottement statique déplace les charges sur une bande transporteuse en mouvement, empêche les lacets de se dénouer, maintient les clous enfoncés dans une planche, etc.
La force de frottement statique peut être différente. Il grandit avec la force qui s'efforce de déplacer le corps de sa place. Mais pour deux corps quelconques en contact, il a une certaine valeur maximale, qui ne peut être supérieure à. Par exemple, pour un bloc de bois situé sur planche de bois, la force de frottement statique maximale est d'environ 0,6 de son poids. En appliquant une force au corps qui dépasse la force maximale friction de repos, nous déplacerons le corps de sa place, et il commencera à bouger. Le frottement statique sera alors remplacé par un frottement de glissement.
3.2. Frottement de glissement
Qu'est-ce qui fait que le traîneau qui dévale la montagne s'arrête progressivement ? en raison du frottement de glissement. Pourquoi une rondelle glissant sur la glace ralentit-elle? En raison du frottement de glissement, toujours dirigé dans la direction opposée à la direction du mouvement du corps. Causes de la force de frottement :
1) Rugosité des surfaces des corps en contact. Même les surfaces qui semblent lisses, en fait, ont toujours des irrégularités microscopiques (saillies, dépressions). Lorsqu'un corps glisse sur la surface d'un autre, ces irrégularités s'accrochent les unes aux autres et interfèrent ainsi avec le mouvement ;
2) attraction intermoléculaire agissant aux points de contact des corps frottants. Il y a attraction entre les molécules d'une substance à de très petites distances. L'attraction moléculaire se manifeste dans les cas où les surfaces des corps en contact sont bien polies. Ainsi, par exemple, avec le glissement relatif de deux métaux avec des surfaces très propres et uniformes, traités sous vide à l'aide d'une technologie spéciale, la force de frottement est beaucoup plus forte que la force de frottement entre les blocs de bois les uns avec les autres, et un glissement supplémentaire devient impossible .
3.3. frottement de roulement
Si le corps ne glisse pas sur la surface d'un autre corps, mais, comme une roue ou un cylindre, roule, alors le frottement qui se produit au point de contact est appelé frottement de roulement. La roue qui roule est quelque peu enfoncée dans la plate-forme et il y a donc toujours devant elle un petit tubercule qu'il faut surmonter. C'est précisément le fait que la roue qui roule doit constamment heurter le tubercule qui apparaît devant, et le frottement de roulement est dû. En même temps, plus la route est dure, moins il y a de frottement au roulement. A charges égales, la force de frottement de roulement est bien inférieure à la force de frottement de glissement (cela a été remarqué dans l'antiquité). Ainsi, les pieds d'objets lourds, tels que lits, pianos, etc., sont munis de roulettes. En ingénierie, pour réduire les frottements dans les machines, les roulements, autrement appelés roulements à billes et à rouleaux, sont largement utilisés.
Ces types de frottement sont appelés frottements secs. Nous savons pourquoi le livre ne tombe pas à travers la table. Mais qu'est-ce qui l'empêche de glisser si la table est légèrement inclinée ? Notre réponse est la friction ! Nous allons essayer d'expliquer la nature de la force de frottement.
A première vue, il est très simple d'expliquer l'origine de la force de frottement. Après tout, la surface de la table et la couverture du livre sont rugueuses. Cela se ressent au toucher, et au microscope on peut voir que la surface d'un corps solide ressemble surtout à un pays montagneux. D'innombrables protubérances s'accrochent les unes aux autres, se déforment un peu et empêchent le livre de glisser. Ainsi, la force de frottement statique est causée par les mêmes forces d'interaction moléculaire que l'élasticité ordinaire.
Si nous augmentons l'inclinaison de la table, le livre commencera à glisser. Évidemment, dans ce cas, le "coupage" des tubercules commence, la rupture des liaisons moléculaires qui ne sont pas capables de supporter la charge accrue. La force de frottement agit toujours, mais ce sera déjà la force de frottement de glissement. Il n'est pas difficile de détecter le "clivage" des tubercules. Le résultat de cet "écaillage" est l'usure des pièces frottantes.
Il semblerait que plus les surfaces sont polies avec soin, moins la force de frottement devrait l'être. Dans une certaine mesure, c'est ainsi. Le meulage réduit, par exemple, la force de frottement entre deux barres d'acier. Mais pas illimité ! La force de frottement commence soudainement à augmenter avec une nouvelle augmentation du lissé de la surface. C'est inattendu, mais compréhensible.
Au fur et à mesure que les surfaces sont lissées, elles se rapprochent de plus en plus les unes des autres.
Cependant, tant que la hauteur des irrégularités dépasse plusieurs rayons moléculaires, il n'y a pas de forces d'interaction entre les molécules des surfaces voisines. Après tout, ce sont des forces à très courte portée. Lorsqu'une certaine perfection de broyage est atteinte, les surfaces vont tellement se rapprocher que les forces de cohésion des molécules vont entrer en jeu. Ils commenceront à empêcher les barres de se déplacer les unes par rapport aux autres, ce qui fournit la force de friction statique. Lorsque les barres lisses glissent, les liaisons moléculaires entre leurs surfaces sont déchirées, tout comme les liaisons à l'intérieur des tubercules eux-mêmes sont détruites sur des surfaces rugueuses. La rupture des liaisons moléculaires est la principale différence entre les forces de frottement et les forces élastiques. Lorsque des forces élastiques surviennent, de telles discontinuités ne se produisent pas. De ce fait, les forces de frottement dépendent de la vitesse.
Souvent, les livres populaires et les histoires de science-fiction brossent le tableau d'un monde sans friction. Ainsi, vous pouvez très clairement montrer à la fois les avantages et les inconvénients de la friction. Mais il ne faut pas oublier que le frottement est basé sur les forces électriques d'interaction des molécules. La destruction du frottement signifierait en réalité la destruction des forces électriques et, par conséquent, l'inévitable désintégration complète de la matière.
Mais la connaissance de la nature du frottement ne nous est pas venue d'elle-même. Celle-ci a été précédée d'un grand travail de recherche expérimentateurs pendant plusieurs siècles. Toutes les connaissances n'ont pas pris racine facilement et simplement, beaucoup ont nécessité de multiples vérifications et preuves expérimentales. Les esprits les plus brillants de ces derniers siècles ont étudié la dépendance du module de force de frottement à de nombreux facteurs : de la zone de contact entre les surfaces, du type de matériau, de la charge, des irrégularités et de la rugosité de la surface, de la vitesse relative de mouvement des corps. Les noms de ces scientifiques : Leonardo da Vinci, Amonton, Leonard Euler, Charles Coulomb - c'est le plus noms célèbres, mais il y avait encore des ouvriers scientifiques ordinaires. Tous les scientifiques qui ont participé à ces études ont mis en place des expériences dans lesquelles un travail a été fait pour surmonter la force de frottement.
3.4. Référence historique
Il était 1500 . Le grand artiste, sculpteur et scientifique italien Léonard de Vinci a mené d'étranges expériences qui ont surpris ses élèves.
Il traîna sur le sol, tantôt une corde étroitement torsadée, puis la même corde dans toute sa longueur. Il s'est intéressé à la réponse à la question : la force de frottement glissant dépend-elle de la taille de la surface des corps en contact en mouvement ? Les mécaniciens de l'époque étaient profondément convaincus que plus la surface de contact était grande, plus la force de frottement était grande. Ils ont raisonné quelque chose comme ceci : plus il y a de tels points, plus la force est grande. Il est bien évident que sur une plus grande surface, il y aura plus de tels points de contact, de sorte que la force de frottement doit dépendre de la surface des corps frottants.
Léonard de Vinci a douté et a commencé à mener des expériences. Et j'ai obtenu une conclusion étonnante: la force de frottement glissant ne dépend pas de la surface des corps en contact. En cours de route, Léonard de Vinci a étudié la dépendance de la force de frottement sur le matériau à partir duquel les corps sont fabriqués, sur l'ampleur de la charge sur ces corps, sur la vitesse de glissement et le degré de douceur ou de rugosité de leur surface. Il a obtenu les résultats suivants :
1. Ne dépend pas de la zone.
2. Ne dépend pas du matériau.
3. Cela dépend de l'ampleur de la charge (en proportion de celle-ci).
4. Ne dépend pas de la vitesse de glissement.
5. Dépend de la rugosité de la surface.
1699 . Le scientifique français Amonton, à la suite de ses expériences, a ainsi répondu aux cinq mêmes questions. Pour les trois premiers - pareil, pour le quatrième - ça dépend. Sur le cinquième - ne dépend pas. Il s'est avéré et Amonton a confirmé une conclusion aussi inattendue de Léonard de Vinci sur l'indépendance de la force de frottement par rapport à la zone des corps en contact. Mais en même temps, il n'était pas d'accord avec lui sur le fait que la force de frottement ne dépend pas de la vitesse de glissement ; il croyait que la force de frottement de glissement dépend de la vitesse, mais il n'était pas d'accord avec le fait que la force de frottement dépend de la rugosité de la surface.
Au cours des XVIIIe et XIXe siècles, il y eut jusqu'à trente études sur le sujet. Leurs auteurs ne s'accordent que sur une chose : la force de frottement est proportionnelle à la force de pression normale agissant sur les corps en contact. Il n'y avait pas d'accord sur d'autres questions. Le fait expérimental a continué à dérouter même les scientifiques les plus éminents: la force de frottement ne dépend pas de la surface des corps frottants.
1748 . Le membre de l'Académie russe des sciences Leonhard Euler a publié ses réponses à cinq questions sur la friction. Pour les trois premiers - les mêmes que les précédents, mais dans le quatrième, il était d'accord avec Amonton et dans le cinquième - avec Léonard de Vinci.
1779 . Dans le cadre de l'introduction de machines et de mécanismes dans la production, il est urgent d'approfondir l'étude des lois du frottement. L'éminent physicien français Coulomb a repris la solution du problème du frottement et y a consacré deux ans. Il a mis en place des expériences dans un chantier naval dans l'un des ports de France. Il y trouva ces conditions pratiques de production dans lesquelles la force de frottement jouait un rôle très rôle important. Coulomb a répondu à toutes les questions - oui. La force de frottement totale dépend toujours dans une faible mesure de la taille de la surface des corps frottants, est directement proportionnelle à la force de pression normale, dépend du matériau des corps en contact, dépend de la vitesse de glissement et du degré de lissé des surfaces frottantes. À l'avenir, les scientifiques se sont intéressés à la question de l'effet de la lubrification et des types de frottement ont été identifiés: liquide, propre, sec et limite.
Bonnes réponses
La force de frottement ne dépend pas de la surface des corps en contact, mais dépend du matériau des corps : plus la force de pression normale est grande, plus la force de frottement est grande. Des mesures précises montrent que le module de la force de frottement de glissement dépend du module de la vitesse relative.
La force de frottement dépend de la qualité du traitement des surfaces frottantes et de l'augmentation de la force de frottement qui en résulte. Si les surfaces des corps en contact sont soigneusement polies, le nombre de points de contact avec la même force de pression normale augmente et, par conséquent, la force de frottement augmente également. Le frottement est associé au dépassement des liaisons moléculaires entre les corps en contact.
3.5 Coefficient de frottement
La force de frottement dépend de la force qui appuie corps donnéà la surface d'un autre corps, c'est-à-dire de la force de pression normale N et sur la qualité des surfaces frottantes.
Dans une expérience avec un tribomètre, la force de pression normale est le poids de la barre. Mesurons la force de pression normale, égale au poids de la coupelle avec poids au moment du glissement uniforme de la barre. Doublons maintenant la force de la pression normale en plaçant des poids sur la barre. En mettant des poids supplémentaires sur la tasse, nous faisons à nouveau bouger la barre de manière uniforme.
La force de frottement doublera alors. Sur la base de telles expériences, il a été constaté que, avec le matériau et l'état des surfaces de frottement inchangés, la force de leur frottement est directement proportionnelle à la force de la pression normale, c'est-à-dire
La valeur caractérisant la dépendance de la force de frottement sur le matériau et la qualité du traitement des surfaces frottantes est appelée coefficient de frottement. Le coefficient de frottement est mesuré par un nombre abstrait montrant quelle partie de la force de pression normale est la force de frottement
μ dépend de plusieurs raisons. L'expérience montre que le frottement entre corps de même substance est, en général, plus grand qu'entre corps de même substance. différentes substances. Ainsi, le coefficient de frottement de l'acier sur l'acier est supérieur au coefficient de frottement de l'acier sur le cuivre. Ceci s'explique par la présence de forces d'interaction moléculaire, bien plus importantes pour les molécules homogènes que pour les hétérogènes.
Affecte le frottement et la qualité du traitement des surfaces frottantes.
Lorsque la qualité de traitement de ces surfaces est différente, les dimensions de la rugosité sur les surfaces frottantes ne sont pas non plus les mêmes, plus l'adhérence de ces rugosités est forte, c'est-à-dire plus le frottement μ est important. Par conséquent, le même matériau et la même qualité de traitement des deux surfaces de friction correspondent à la plus grande valeur font-size : 14.0pt ; line-height : 115 %"> forces d'interaction. Si dans la formule précédente sous F tr signifiait la force de frottement par glissement, alors μ désignera le coefficient de frottement par glissement, si FTP remplacer par la plus grande valeur de la force de frottement statique Fmax ., alors μ désignera le coefficient de frottement statique
Vérifions maintenant si la force de frottement dépend de la zone de contact des surfaces frottantes. Pour ce faire, on pose 2 barres identiques sur les patins du tribomètre et on mesure la force de frottement entre les patins et la "double" barre. Ensuite, nous les plaçons sur les patins séparément, en les emboîtant les uns dans les autres, et mesurons à nouveau la force de frottement. Il s'avère que, malgré l'augmentation de la surface des surfaces frottantes dans le second cas, la force de frottement reste la même. Il s'ensuit que la force de frottement ne dépend pas de la taille des surfaces frottantes. Tel, à première vue, un résultat étrange de l'expérience est expliqué très simplement. En augmentant la surface des surfaces frottantes, on a ainsi augmenté le nombre d'irrégularités s'engageant les unes dans les autres à la surface des corps, mais en même temps on a réduit la force avec laquelle ces irrégularités sont pressées les unes contre les autres, puisqu'on a réparti le poids des barres sur une grande surface.
L'expérience a montré que la force de frottement dépend de la vitesse de déplacement. Cependant, à basse vitesse, cette dépendance peut être négligée. Alors que la vitesse de déplacement est faible, la force de frottement augmente avec l'augmentation de la vitesse. Pour les vitesses élevées, on observe une relation inverse : plus la vitesse augmente, plus la force de frottement diminue. Il convient de noter que toutes les relations établies pour la force de frottement sont approximatives.
La force de frottement varie considérablement en fonction de l'état des surfaces frottantes. Elle diminue particulièrement fortement en présence d'une couche liquide, telle que de l'huile, entre les surfaces frottantes (lubrification). La lubrification est largement utilisée en ingénierie pour réduire les forces de frottement nuisibles.
3.6. Le rôle des forces de frottement
Dans la technologie et Vie courante les forces de frottement jouent un rôle énorme. Dans certains cas, les forces de frottement sont bénéfiques, dans d'autres, elles sont néfastes. La force de friction maintient les clous, les vis, les écrous enfoncés ; retient les fils dans la matière, noue des nœuds, etc. En l'absence de friction, il serait impossible de coudre des vêtements, de monter un métier à tisser, de monter une boîte.
Le frottement augmente la résistance des structures ; sans frottement, ni la pose des murs d'un bâtiment, ni la fixation de poteaux télégraphiques, ni la fixation de pièces de machines et de structures avec des boulons, des clous, des vis ne peuvent être réalisées. Sans friction, les plantes ne pourraient pas être maintenues dans le sol. La présence de frottement statique permet à une personne de se déplacer à la surface de la Terre. En marchant, une personne repousse la Terre de lui-même, et la Terre pousse la personne vers l'avant avec la même force. La force qui propulse une personne vers l'avant est égale à la force de frottement statique entre la plante du pied et la Terre.
Comment homme plus fort repousse la Terre, plus la force de frottement statique appliquée à la jambe est grande et plus la personne se déplace rapidement.
Lorsqu'une personne repousse la Terre avec une force supérieure à la force de frottement statique ultime, le pied glisse vers l'arrière, ce qui rend la marche difficile. Rappelez-vous combien il est difficile de marcher sur de la glace glissante. Pour faciliter la marche, il est nécessaire d'augmenter le frottement statique. A cet effet, la surface glissante est saupoudrée de sable. Ceci s'applique également au mouvement d'une locomotive électrique, d'une voiture. Les roues reliées au moteur sont appelées roues motrices.
Lorsque la roue motrice avec force, créé par le moteur, repousse le rail, puis une force égale au frottement statique et appliquée sur l'axe de roue fait avancer la locomotive ou la voiture électrique. Ainsi le frottement entre la roue motrice et le rail ou le sol est utile. S'il est petit, la roue patine et la locomotive ou la voiture électrique est immobile. Le frottement, par exemple, entre les pièces mobiles d'une machine en marche est nocif. Pour augmenter la friction, saupoudrez les rails de sable. Il est très difficile de marcher et de se déplacer en voiture dans des conditions glaciales, car le frottement statique est très faible. Dans ces cas, du sable est saupoudré sur les trottoirs et des chaînes sont posées sur les roues des voitures pour augmenter la friction au repos.
La force de frottement est également utilisée pour maintenir les corps au repos ou pour les arrêter s'ils sont en mouvement. La rotation des roues est arrêtée à l'aide de plaquettes de frein, qui sont pressées contre la jante d'une manière ou d'une autre. Les freins à air sont les plus courants, dans lesquels la plaquette de frein est pressée contre la roue à l'aide d'air comprimé.
Considérons plus en détail le mouvement d'un cheval tirant un traîneau. Le cheval place ses jambes et tend ses muscles de telle sorte qu'en l'absence de frottement au repos, les jambes glissent vers l'arrière. Dans ce cas, des forces de frottement statique dirigées vers l'avant apparaissent. Sur le traîneau, que le cheval tire en avant à travers les traces avec force , force de frottement glissant agissant vers l'arrière à partir du sol. Pour que le cheval et le traîneau gagnent en accélération, il faut que la force de frottement des sabots du cheval sur la chaussée soit supérieure à la force de frottement agissant sur le traîneau. Cependant, quelle que soit l'importance du coefficient de frottement des fers à cheval sur le sol, la force de frottement statique ne peut être supérieure à la force qui aurait dû faire glisser les sabots, c'est-à-dire la force des muscles du cheval. Par conséquent, même lorsque les jambes du cheval ne glissent pas, il ne peut toujours pas déplacer le lourd traîneau. Lors du déplacement (lorsque le glissement a commencé), la force de frottement diminue quelque peu; par conséquent, il suffit souvent d'aider le cheval à déplacer le traîneau de sa place, pour qu'il puisse le porter plus tard.
4. Résultats expérimentaux
Cible:découvrir la dépendance de la force de frottement de glissement sur les facteurs suivants :
De la charge;
De la zone de contact des surfaces frottantes ;
Des matériaux frottants (avec des surfaces sèches).
Equipement : dynamomètre de laboratoire avec force de ressort 40 N/m ; dynamomètre rond de démonstration (limite - 12N); barres en bois- 2 pièces; un ensemble de cargaisons ; planche de bois; un morceau de tôle; barre plate en fonte; la glace; caoutchouc.
Résultats expérimentaux
1. Dépendance de la force de frottement de glissement sur la charge.
m, (g) | 1120 |
||
FTP(H) |
2. Dépendance de la force de frottement sur la zone de contact des surfaces frottantes.
S (cm2) | |||
FTP(H) | 0,35 | 0,35 | 0,37 |
3. La dépendance de la force de frottement à la taille des irrégularités des surfaces de frottement : bois sur bois ( différentes manières traitements de surface).
1 vernis | 2 en bois | 3 tissus |
|
0.9H | 1, 4N |
Dans l'étude de la force de frottement des matériaux des surfaces frottantes, nous utilisons une barre d'une masse de 120 g et différentes surfaces de contact. Nous utilisons la formule :
Nous avons calculé les coefficients de frottement de glissement pour les matériaux suivants :
Nbre p/p | Matériaux frottants (surfaces sèches) | Coefficient de frottement (en mouvement) |
Bois par bois (moyenne) | 0,28 |
|
Bois sur bois (le long des fibres) | 0,07 |
|
bois pour métal | 0,39 |
|
bois pour fonte | 0,47 |
|
arbre sur la glace | 0,033 |
5. Travail de conception et conclusions
Buts:créer des expériences de démonstration ; expliquer les résultats des phénomènes observés.
Expériences de frottement
Après avoir étudié la littérature, nous avons sélectionné plusieurs expériences que nous avons décidé de réaliser nous-mêmes. Nous avons réfléchi aux expériences et essayé d'expliquer les résultats de nos expériences. Comme appareils et outils, nous avons pris: une règle en bois, des couteaux, du papier de verre, une meule.
Expérience #1
Une boîte cylindrique d'un diamètre de 20 cm et d'une hauteur de 7 cm est remplie de sable. Une figurine légère avec une charge sur ses pieds est enterrée dans le sable et une boule de métal est placée à sa surface. Lorsque la boîte est secouée, la figurine sort du sable et la balle s'y enfonce. Lorsque le sable est secoué, les forces de frottement entre les grains de sable sont affaiblies, il devient mobile et acquiert les propriétés d'un liquide. Par conséquent, les corps lourds "s'enfoncent" dans le sable et les corps légers "flottent".
Une expérience№ 2 Pointe de couteaux dans les ateliers. Traitement de surface des pièces au papier de verre. Les phénomènes sont basés sur le fractionnement des encoches entre les surfaces en contact.
Expérience #3Avec des déflexions et des flexions répétées du fil, le point de flexion s'échauffe. Cela est dû au frottement entre les différentes couches de métal.
De plus, lorsque vous frottez une pièce sur une surface horizontale, la pièce chauffe.
De nombreux phénomènes peuvent être expliqués par les résultats de ces expériences.
Par exemple, le cas dans les ateliers. Pendant que je travaillais sur la machine, j'avais de la fumée entre les surfaces de frottement des pièces mobiles de la machine. Ceci est dû au phénomène de frottement entre les surfaces en contact. Pour éviter ce phénomène, il était nécessaire de lubrifier les surfaces frottantes et de réduire ainsi la force de frottement.
6. Conclusion
Nous avons découvert qu'une personne utilise depuis longtemps des connaissances sur le phénomène de frottement, obtenues de manière empirique. Commençant par XV-XVI des siècles, la connaissance de ce phénomène devient scientifique : des expériences sont menées pour déterminer la dépendance de la force de frottement à de nombreux facteurs, les régularités sont clarifiées.
Nous savons maintenant exactement de quoi dépend la force de frottement et ce qui ne l'affecte pas. Plus précisément, la force de frottement dépend : de la charge ou de la masse corporelle ; du type de surfaces en contact ; sur la vitesse du mouvement relatif des corps ; sur la taille des surfaces inégales ou rugueuses. Mais cela ne dépend pas de la zone de contact.
On peut maintenant expliquer toutes les régularités observées en pratique par la structure de la matière, par la force d'interaction entre molécules.
Nous avons mené une série d'expériences, fait à peu près les mêmes expériences que les scientifiques et obtenu à peu près les mêmes résultats. Il s'est avéré qu'expérimentalement, nous avons confirmé toutes les déclarations que nous avions faites.
Nous avons créé une série d'expériences pour aider à comprendre et à expliquer certaines des observations "difficiles".
Mais, peut-être le plus important, nous avons réalisé à quel point il est formidable d'acquérir des connaissances nous-mêmes, puis de les partager avec d'autres.
Liste de la littérature utilisée.
1. Manuel élémentaire de physique : Guide d'étude. À 15 heures / Éd. . T.1 Mécanique. Physique moléculaire. M. : Nauka, 1985.
2., Lèpre de la mécanique et de la technologie : Livre. pour les étudiants. – M. : Lumières, 1993.
3. Bytko, parties 1 et 2. Mécanique. Physique moléculaire et chaleur. M. : lycée, 1972.
4. Encyclopédie pour enfants. Volume 16. Physique Partie 1 Biographie de la physique. Voyage dans les profondeurs de la matière. Image mécanique du monde / Chapitre. Éd. . - M. : Avanta+, 2000
· http://démo. domicile. nov. fr / favori . htm
· http://gannalv. *****/tr/
· http://ru. Wikipédia. org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
· http://classe-physique. *****/7_tren. htm
· http://www. *****/composant/option, com_frontpage/Itemid,1/
Pertinence : Le travail est destiné à former une vision du monde sur la réalité. Les lois du frottement fournissent des réponses à de nombreuses questions importantes liées au mouvement des corps. La pertinence du sujet est qu'il relie la théorie à la pratique, révèle la possibilité d'expliquer la nature, l'application et l'utilisation du matériel étudié. ce travail permet de développer la pensée créative la capacité d'acquérir des connaissances de différentes sources, analyser des faits, mener des expériences, faire des généralisations, exprimer leurs propres jugements, réfléchir aux mystères de la nature et chercher un chemin vers la vérité.
Pour retracer l'expérience historique de l'humanité dans l'utilisation et l'application de ce phénomène; connaître la nature du phénomène de frottement, les lois du frottement ; mener des expériences confirmant les régularités et les dépendances de la force de frottement ; effectuer des expériences de démonstration prouvant la dépendance de la force de frottement sur la force de pression normale, sur les propriétés des surfaces en contact.
Tondez, crachez, arrosez, arrosez - et vous êtes chez vous. Si vous ne le faites pas, vous n'irez pas. Les choses se sont déroulées comme sur des roulettes. Il s'intégrera dans l'âme sans savon. Roulez comme du fromage dans du beurre. Dès lors la charrette chanta qu'elle n'avait pas mangé de goudron depuis longtemps.Des proverbes s'expliquent par l'existence de frottements et l'utilisation de lubrifiant pour les réduire.
L'eau calme lave les berges Entre les différentes couches d'eau qui coulent dans la rivière, il y a une friction, appelée interne. À cet égard, la vitesse d'écoulement de l'eau dans différentes parties de la section transversale du chenal de la rivière n'est pas la même : la plus élevée se trouve au milieu du chenal, la plus petite près des berges. La force de friction non seulement ralentit l'eau, mais agit également sur le rivage, attirant les particules de sol et, par conséquent, les emportant.
3. L'histoire de l'étude du frottement par Léonard de Vinci Euler Léonard Amont Coulomb Charles Augustin de
Année Nom du scientifique DÉPENDANCE du module de force de frottement de glissement sur la surface des corps en contact sur le matériau sur la charge sur la vitesse relative de déplacement des surfaces frottantes sur le degré de rugosité de surface 1500 Leonardo da Vinci Non Oui NonOui 1699Amonton Non Oui Non 1748 Leonhard Euler Non Oui 1779Coulomb Oui 1883N.P.Petrov NonOui
Conclusion : La force de frottement de glissement dépend de la charge, plus la charge est importante, plus la force de frottement est importante. Résultats expérimentaux : 1. Dépendance de la force de frottement de glissement sur la charge. m (g) F tp (N) 0.50.81.0
Quand on noue une ceinture sans frottement, tous les fils glissent hors du tissu. Sans frottement, tous les nœuds se seraient dénoués. Sans friction, il serait impossible de faire un pas et, en général, de se tenir debout. Le frottement intervient là où on ne s'en doute même pas Conclusion Quand on coud Quand on marche
Nous avons découvert qu'une personne utilise depuis longtemps des connaissances sur le phénomène de frottement, obtenues de manière empirique. Nous avons créé une série d'expériences pour aider à comprendre et à expliquer certaines observations difficiles. La force de frottement se produit entre les surfaces en contact. La force de frottement dépend du type de surfaces en contact. La force de frottement ne dépend pas de la surface des surfaces frottantes. La force de frottement diminue lorsque le frottement de glissement est remplacé par un frottement de roulement, lorsque les surfaces frottantes sont lubrifiées. Conclusions basées sur les résultats des travaux :
Force de friction.
Leçon-expérience. 7e année. Un niveau de base de.
Professeur : Lesnova E.Yu.
Cible: familiariser les élèves avec le phénomène de frottement. Établir expérimentalement de quoi dépend cette force. Poursuivre la formation des compétences pour utiliser des instruments, analyser et comparer les résultats des expériences.
Équipement: un dynamomètre, une planche - lisse d'un côté, rugueuse de l'autre, un bloc de bois avec des crochets, un ensemble de poids, une cuvette avec de l'eau, un chariot à roulettes.
La classe est divisée en 4 groupes. Chaque groupe reçoit une carte de travail. Vous avez 2 minutes pour terminer chaque tâche. Si le groupe ne parvient pas à faire face à la tâche, l'enseignant propose des conseils. Les conclusions de l'expérience sont consignées dans un cahier.
Plan de cours
L'étude du nouveau matériel, la systématisation de l'étudié.
Réflexion.
devoirs
Message du professeur
Remplir le tableau
Mener des expériences et expliquer les résultats.
Consigner les conclusions dans un cahier.
Réponses aux questions. Enregistrement devoirs.
Tâches pour les groupes.
Exercice 1.
Découvrez de quoi et comment dépend le module de frottement de glissement.
Tâche 2.
Comparer, avec les mêmes masses de corps, les modules des forces de frottement de glissement et de roulement.
Tâche 3.
Comparez, avec les mêmes masses de corps, les modules de frottement de glissement sec et liquide.
Indice #1 (Pour la tâche 1)
Découvrez comment le module de la force de frottement dépend du type de surfaces et de la force de pression.
Astuce #2 (Pour la tâche 2)
1. À l'aide d'un dynamomètre placé horizontalement, déplacez uniformément un bloc de bois avec deux poids, d'abord sur une surface lisse de la planche, puis sur une surface rugueuse. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
2. À l'aide d'un dynamomètre placé horizontalement, déplacez le bloc de bois uniformément sur la surface rugueuse de la planche - d'abord avec une charge, puis avec deux, trois. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
Indice #1 (Pour la tâche 2)
Mesurez le module de frottement de glissement et le module de frottement de roulement.
Astuce #2 (Pour la tâche 2)
1. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de frottement du roulement tout en déplaçant uniformément le chariot à roues avec six poids à l'intérieur.
2. Retirez les roues et mesurez la friction de glissement tout en déplaçant le chariot sans les roues (avec les mêmes poids). Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
Indice #1 (Pour la tâche 3)
Découvrez comment le module de la force de frottement dépend du déplacement d'un bloc de bois le long d'un solide et surface liquide.
Indice #2 (Pour la tâche 3)
1. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de friction en déplaçant le bloc uniformément sur une surface dure.
2. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de friction en déplaçant la barre uniformément sur la surface du liquide dans le récipient. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
Pendant les cours.
1 .Motivation. Toute découverte s'accompagne d'expérience, du talent d'un chercheur, voire du hasard. Aujourd'hui, dans la leçon, nous essaierons également de faire de petites découvertes, mais indépendantes. Nous travaillons en groupe. Les règles sont écrites au tableau.
2 . Apprendre du nouveau matériel. l'enseignant pousse un bloc de bois sur une planche de bois.
Qu'est-il arrivé à la vitesse de la barre ? Pourquoi la vitesse de la barre change-t-elle ? Quelle force a provoqué l'arrêt du corps ? C'est la force de frottement et nous l'étudierons dans la leçon.
Continuons à remplir le tableau, en utilisant le paragraphe n°24. Je prends 8 minutes pour travailler.
direction
Méthode de mesure
Image graphique
Raisons de l'émergence de la force
Le remplissage du tableau est vérifié-3min.
Le professeur explique ce qui est différentes sortes frottement : force de frottement de glissement, roulement, frottement sec sur la surface, frottement liquide.
Travail en groupe sur les devoirs.
Après discussion, les résultats des expériences sont discutés et consignés dans un cahier.
3. Réflexion.
Et maintenant, chacun exprimera son attitude vis-à-vis de la leçon, en commençant sa déclaration par les mots :
1. Les conclusions les plus importantes sur la force de frottement sont
2. Savez-vous qu'aujourd'hui à la leçon que j'ai apprise….
3. Je me souviens surtout d'aujourd'hui ....
4. le plus intéressant était...
Si une personne, par son assiduité, atteint la vérité dans quelque chose, alors c'est sa découverte.
D/C : lire les notes du cahier, donner des exemples de frottements utiles et nuisibles.
Exercice 1.
Tâche 2.
Tâche 3.
Tâche 4.
Exercice 1.
Découvrez de quoi et comment dépend le module de frottement de glissement.
Tâche 2.
Comparer, avec les mêmes masses de corps, les modules des forces de frottement de glissement et de roulement.
Tâche 3.
Comparez, avec les mêmes masses de corps, les modules de frottement de glissement sec et liquide.
Tâche 4.
Comparez le module de la force de frottement de glissement à partir de la zone des surfaces en contact.
Indice #1 (Pour la tâche 1)
Astuce #2 (Pour la tâche 1)
Indice #1 (Pour la tâche 2)
Astuce #2 (Pour la tâche 2)
Indice #1 (Pour la tâche 3)
Indice #2 (Pour la tâche 3)
Indice #1 (Pour la tâche 4)
Mesurez le module de force de frottement de glissement pour différentes zones des surfaces de contact.
Indice #2 (Pour la tâche 4)
1.À l'aide d'un dynamomètre placé horizontalement, mesurez d'abord la force de friction en déplaçant le bloc uniformément sur la surface de la planche afin qu'il soit en contact avec la planche avec une plus grande surface.
2. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de friction en déplaçant le bloc uniformément sur la surface de la planche afin qu'il soit en contact avec la planche avec une zone plus petite.
COMMENT TRAVAILLER EN GROUPE
de leur force.
Parlez au nom du groupe honorable.
COMMENT TRAVAILLER EN GROUPE
Soyez consciencieux envers vos camarades, travaillez à fond de leur force.
Écoutez attentivement chaque membre du groupe sans interrompre.
Parlez brièvement, clairement pour que tout le monde puisse parler
Soutenez-vous malgré les différences intellectuelles.
Lorsque vous rejetez une idée, soyez poli et n'oubliez pas de proposer une alternative.
Si personne ne peut commencer à parler, commencez dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du capitaine (coordinateur)
Parlez au nom du groupe honorable. Cela n'est pas fait par un kamikaze, mais par son représentant plénipotentiaire formé par l'ensemble du groupe.
COMMENT TRAVAILLER EN GROUPE
Soyez consciencieux envers vos camarades, travaillez à fond de leur force.
Écoutez attentivement chaque membre du groupe sans interrompre.
Parlez brièvement, clairement pour que tout le monde puisse parler
Soutenez-vous malgré les différences intellectuelles.
Lorsque vous rejetez une idée, soyez poli et n'oubliez pas de proposer une alternative.
Si personne ne peut commencer à parler, commencez dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du capitaine (coordinateur)
Parlez au nom du groupe honorable. Cela n'est pas fait par un kamikaze, mais par son représentant plénipotentiaire formé par l'ensemble du groupe.
COMMENT TRAVAILLER EN GROUPE
Soyez consciencieux envers vos camarades, travaillez à fond de leur force.
Écoutez attentivement chaque membre du groupe sans interrompre.
Parlez brièvement, clairement pour que tout le monde puisse parler
Soutenez-vous malgré les différences intellectuelles.
Lorsque vous rejetez une idée, soyez poli et n'oubliez pas de proposer une alternative.
Si personne ne peut commencer à parler, commencez dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du capitaine (coordinateur)
Parlez au nom du groupe honorable. Cela n'est pas fait par un kamikaze, mais par son représentant plénipotentiaire formé par l'ensemble du groupe.
COMMENT TRAVAILLER EN GROUPE
Soyez consciencieux envers vos camarades, travaillez à fond de leur force.
Écoutez attentivement chaque membre du groupe sans interrompre.
Parlez brièvement, clairement pour que tout le monde puisse parler
Soutenez-vous malgré les différences intellectuelles.
Lorsque vous rejetez une idée, soyez poli et n'oubliez pas de proposer une alternative.
Si personne ne peut commencer à parler, commencez dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du capitaine (coordinateur)
Parlez au nom du groupe honorable. Cela n'est pas fait par un kamikaze, mais par son représentant plénipotentiaire formé par l'ensemble du groupe.
COMMENT TRAVAILLER EN GROUPE
Soyez consciencieux envers vos camarades, travaillez à fond de leur force.
Écoutez attentivement chaque membre du groupe sans interrompre.
Parlez brièvement, clairement pour que tout le monde puisse parler
Soutenez-vous malgré les différences intellectuelles.
Lorsque vous rejetez une idée, soyez poli et n'oubliez pas de proposer une alternative.
Si personne ne peut commencer à parler, commencez dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du capitaine (coordinateur)
Parlez au nom du groupe honorable. Cela n'est pas fait par un kamikaze, mais par son représentant plénipotentiaire formé par l'ensemble du groupe.
COMMENT TRAVAILLER EN GROUPE
Soyez consciencieux envers vos camarades, travaillez à fond de leur force.
Écoutez attentivement chaque membre du groupe sans interrompre.
Parlez brièvement, clairement pour que tout le monde puisse parler
Soutenez-vous malgré les différences intellectuelles.
Lorsque vous rejetez une idée, soyez poli et n'oubliez pas de proposer une alternative.
Si personne ne peut commencer à parler, commencez dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du capitaine (coordinateur)
Parlez au nom du groupe honorable. Cela n'est pas fait par un kamikaze, mais par son représentant plénipotentiaire formé par l'ensemble du groupe.
Exercice 1.
Découvrez de quoi et comment dépend le module de frottement de glissement.
Tâche 2.
Comparer, avec les mêmes masses de corps, les modules des forces de frottement de glissement et de roulement.
Tâche 3.
Comparez, avec les mêmes masses de corps, les modules de frottement de glissement sec et liquide.
Tâche 4.
Comparez le module de la force de frottement de glissement à partir de la zone des surfaces en contact.
Exercice 1.
Découvrez de quoi et comment dépend le module de frottement de glissement.
Tâche 2.
Comparer, avec les mêmes masses de corps, les modules des forces de frottement de glissement et de roulement.
Tâche 3.
Comparez, avec les mêmes masses de corps, les modules de frottement de glissement sec et liquide.
Tâche 4.
Comparez le module de la force de frottement de glissement à partir de la zone des surfaces en contact.
Exercice 1.
Découvrez de quoi et comment dépend le module de frottement de glissement.
Tâche 2.
Comparer, avec les mêmes masses de corps, les modules des forces de frottement de glissement et de roulement.
Tâche 3.
Comparez, avec les mêmes masses de corps, les modules de frottement de glissement sec et liquide.
Exercice 1.
Découvrez de quoi et comment dépend le module de frottement de glissement.
Tâche 2.
Comparer, avec les mêmes masses de corps, les modules des forces de frottement de glissement et de roulement.
Tâche 3.
Comparez, avec les mêmes masses de corps, les modules de frottement de glissement sec et liquide.
Indice #1 (Pour la tâche 1)
Découvrez comment le module de la force de frottement dépend du type de surfaces et de la force de pression.
Astuce #2 (Pour la tâche 1)
1. À l'aide d'un dynamomètre placé horizontalement, déplacez uniformément un bloc de bois avec trois poids, d'abord sur une surface lisse de la planche, puis sur une surface rugueuse. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
2. À l'aide d'un dynamomètre placé horizontalement, déplacez le bloc de bois uniformément sur la surface rugueuse de la planche - d'abord avec une charge, puis avec deux, trois. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
Indice #1 (Pour la tâche 2)
Mesurez le module de frottement de glissement et le module de frottement de roulement.
Astuce #2 (Pour la tâche 2)
1. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de frottement du roulement tout en déplaçant uniformément le chariot à roues avec six poids à l'intérieur.
2. Retirez les roues et mesurez la friction de glissement tout en déplaçant le chariot sans les roues (avec les mêmes poids). Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
Indice #1 (Pour la tâche 3)
Découvrez comment le module de la force de frottement dépend du mouvement d'un bloc de bois sur une surface solide et liquide.
Indice #2 (Pour la tâche 3)
1. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de friction en déplaçant le bloc uniformément sur une surface dure.
2. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de friction en déplaçant la barre uniformément sur la surface du liquide dans la cuvette. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
Indice #1 (Pour la tâche 1)
Découvrez comment le module de la force de frottement dépend du type de surfaces et de la force de pression.
Astuce #2 (Pour la tâche 1)
1. À l'aide d'un dynamomètre placé horizontalement, déplacez uniformément un bloc de bois avec trois poids, d'abord sur une surface lisse de la planche, puis sur une surface rugueuse. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
2. À l'aide d'un dynamomètre placé horizontalement, déplacez le bloc de bois uniformément sur la surface rugueuse de la planche - d'abord avec une charge, puis avec deux, trois. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
Indice #1 (Pour la tâche 2)
Mesurez le module de frottement de glissement et le module de frottement de roulement.
Astuce #2 (Pour la tâche 2)
1. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de frottement du roulement tout en déplaçant uniformément le chariot à roues avec six poids à l'intérieur.
2. Retirez les roues et mesurez la friction de glissement tout en déplaçant le chariot sans les roues (avec les mêmes poids). Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
Indice #1 (Pour la tâche 3)
Découvrez comment le module de la force de frottement dépend du mouvement d'un bloc de bois sur une surface solide et liquide.
Indice #2 (Pour la tâche 3)
1. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de friction en déplaçant le bloc uniformément sur une surface dure.
2. À l'aide d'un dynamomètre horizontal, mesurez d'abord la force de friction en déplaçant la barre uniformément sur la surface du liquide dans la cuvette. Comparez les lectures du dynamomètre. Faites une conclusion.
direction
Méthode de mesure
Image graphique
Raisons de l'émergence de la force
Un des problèmes école moderne- Baisse d'intérêt pour la physique. Je me suis posé la question : quels moyens un enseignant peut-il utiliser pour former une attitude positive envers la matière chez les élèves, pour éveiller leur intérêt cognitif pour la connaissance ? Il est possible de proposer un tel dispositif pour éduquer les écoliers à se passionner pour un sujet : de la curiosité à la surprise, de celle-ci à la curiosité active et au désir d'apprendre, d'eux aux connaissances solides et à la recherche scientifique.
Je m'attarderai plus en détail sur la première étape - surprise et curiosité: les écoliers ont un intérêt situationnel, qui se manifeste lors de la démonstration d'une expérience spectaculaire, en écoutant une histoire sur cas intéressant de l'histoire de la physique, et son objet n'est pas le contenu du sujet, mais des moments purement externes de la leçon - l'équipement, la compétence de l'enseignant, les formes de travail dans la leçon.
La nouveauté, l'intérêt immédiat et l'attrait émotionnel suscitent principalement une attention involontaire. À son tour, l'attention involontaire provoque une mémorisation involontaire. Chaque enseignant sait bien que lors de la vérification des devoirs, l'élève, répondant à la question, commence par une description de l'expérience qu'il a vue dans la leçon précédente. Les images visuelles des expériences de démonstration sont stockées en mémoire et servent de repères, de supports, sur la base desquels le reste du matériel pédagogique étudié est restauré.
Je suis entièrement d'accord avec les psychologues qui notent que le matériel visuel complexe est mieux mémorisé que sa description. Par conséquent, la démonstration d'expériences est bien mieux imprimée dans la mémoire des élèves que le récit de l'enseignant sur les expériences physiques.
Cependant, les étudiants, se souvenant d'expériences de démonstration, apportent des modifications à leur description, qui sont dues non seulement à l'oubli de certains détails, mais aussi à la transformation de la description en une forme plus facile à comprendre. En se souvenant, les élèves mettent en évidence les détails des expériences qui leur paraissent les plus significatives et intéressantes. Tout cela indique que la remémoration n'est pas une simple reproduction, mais un processus constructif.
Ainsi, je crois que la démonstration d'expériences développe l'attention et la mémoire des étudiants au stade de la connaissance empirique des phénomènes et modèles étudiés.
À cet égard, il est proposé d'utiliser des expériences spectaculaires, car les élèves ont non seulement un vif intérêt à démontrer le phénomène, mais aussi une discussion animée sur les indices du phénomène (situation problème). Ainsi, lors de la démonstration d'une expérience spectaculaire, on fait d'une pierre deux coups : on démontre phénomène physique et créer un problème. Et comme "effet secondaire", nous éveillons l'intérêt pour le sujet. Par conséquent, la nature et la forme d'organisation de l'activité éducative et cognitive des étudiants : la nature de recherche de problèmes, de recherche et de reproduction de l'activité permet l'application intégrée des connaissances des étudiants.
En tant qu'enseignant, avec les élèves, je fixe des objectifs :
Pédagogique : systématisation des connaissances sur le thème « Force de friction » : connaître la nature de la force de friction, former la capacité de distinguer les types de friction ; les comparer dans différentes situations pratiques ; justifier la nécessité d'augmenter et de diminuer la force de frottement ; former chez les enfants la capacité d'exercer la maîtrise de soi à l'aide de questions spécifiques et de l'utilisation de matériel didactique.
Développer: améliorer les compétences de travail indépendant, activer la pensée des écoliers, la capacité de formuler des conclusions de manière indépendante, développer la parole. Développement des capacités créatives sur la base de travaux pratiques. Développement de compétences pratiques dans le travail avec des équipements physiques.
Pédagogique : développement d'un sens de compréhension mutuelle et d'entraide dans le processus de mise en œuvre conjointe d'une tâche expérimentale ; développement de la motivation pour l'étude de la physique, en utilisant une variété de méthodes d'activité, en rapportant des informations intéressantes.
Au cours de ce type d'activité, les étudiants développent la capacité de structurer et de systématiser le contenu de la matière étudiée. La couverture du sujet est accompagnée d'une démonstration de la présentation, suivie d'une discussion et d'une explication des phénomènes qui se produisent en raison de la présence de frottement. Des moyens de modifier la force de frottement dans la pratique sont démontrés. Les étudiants ont la possibilité d'analyser ce qui se passe et de tirer des conclusions.
Parallèlement à cela, le développement de la méta-sujet UUD est en cours: communicatif - pour exprimer ses pensées avec suffisamment d'exhaustivité et de précision, pour obtenir les informations manquantes à l'aide de questions; réglementaire - être conscient de soi en tant que force motrice leur apprentissage, leur capacité à surmonter les obstacles et à s'autocorriger, à élaborer un plan pour résoudre un problème, à corriger indépendamment les erreurs; cognitif - être capable de créer des modèles pour résoudre des problèmes éducatifs et cognitifs, identifier et classer les caractéristiques essentielles de l'objet. Et des résultats personnels sont également prévus : la formation d'une vision du monde holistique qui correspond au niveau actuel de développement de la science et de la pratique sociale.
Cible:
- introduire les types de force de frottement ;
- savoir de quoi dépend la force de frottement
Une tâche:
- déterminer la valeur de la force de frottement dans la vie quotidienne, la nature.
Le frottement est un phénomène qui nous accompagne depuis l'enfance, à chaque pas, puis est devenu si familier et si imperceptible.
Force de friction dans les contes de fées : « Gingerbread Man » (force de friction roulante), « Turnip » (force de friction au repos), « Bear Hill » (force de friction glissante), « Princess Frog » (force de friction roulante).
Le frottement est l'un des types d'interaction entre les corps. Cela se produit lorsque deux corps entrent en contact. Le frottement, comme tous les autres types d'interaction, obéit à la troisième loi de Newton : si une force de frottement agit sur l'un des corps, alors la force de même grandeur, mais dirigée dans la direction opposée, agit également sur le deuxième corps.
Types de force de frottement : Ftr.roulant, Ftr.glissant, Ftr.repos, mais il est possible de remplacer un type de frottement par un autre (Ftr.glissant à Ftr.roulant). A l'aide d'une barre, d'un dynamomètre et de deux crayons, on peut démontrer que Ftr.glissant est supérieur à Ftr.roulant.
La dépendance de la force de frottement sur certains indicateurs est démontrée par les expériences suivantes :
A l'aide d'un dynamomètre, d'une barre et d'un ensemble de poids, nous montrons que la force de frottement dépend de la force de pression normale ;
Au lieu d'une surface lisse, nous mettons une feuille de papier rugueuse (la force de frottement dépend du matériau);
Nous enlevons la pâte à modeler de la surface, tout en mesurant la force de frottement avant et après ;
Nous utilisons la lubrification, ce qui entraîne une diminution des frottements ;
La force de frottement est quasiment indépendante de la zone d'appui.
La force de friction a ses avantages et, malheureusement, ses inconvénients. Dans le cas où c'est utile, ils essaient de l'augmenter. Si c'est nocif, ils essaient de le réduire (utilisation de lubrifiants, de roulements, qui réduisent la force de frottement de 20 à 30 fois).
Voici quelques exemples. La mélodie émanant du violon existe du fait que l'archet fait vibrer la corde. La corde sous l'arc se déplace toujours plus lentement que l'arc. Lorsque la corde se déplace vers l'archet, la force de frottement de glissement ralentit la corde, la ralentissant. Et lorsque l'archet se déplace dans le sens de la corde, la force de frottement du glissement, au contraire, "entraîne" la corde, sans la laisser traîner. Lorsque le verglas se forme sur les routes en hiver, la probabilité d'accidents est élevée et les piétons peuvent également être blessés sur les chemins verglacés. Pour éviter cela, vous pouvez verser du sable sur la route, augmentant ainsi la force de friction. L'avantage de la force de frottement de roulement est que la roue qui roule est légèrement enfoncée dans la route et qu'une petite bosse se forme devant elle, qui doit être surmontée. C'est ainsi que le mouvement se produit. En 1779, le physicien français Coulomb établit ce qui détermine la force de frottement statique maximale. Plus le livre posé sur la table est lourd, plus il est plaqué contre la table, plus il est difficile de le déplacer. C'est grâce au frottement du repos que tout reste à sa place : les lacets ne se dénouent pas, le clou est maintenu dans le mur, l'armoire tient à sa place. Il est possible de tirer des conclusions sur les avantages de la force de frottement. Grâce à cette force, nous pouvons nous tenir debout ou avancer, ralentir ou accélérer le mouvement des corps individuels.
Mais avec les avantages, il y a aussi les inconvénients. L'homme ne pourra jamais inventer une machine à mouvement perpétuel, car avec le temps, tout mouvement s'arrêtera en raison de la force de frottement, et de temps en temps ce mouvement doit être préservé - pour agir dessus. Le frottement n'est pas seulement un frein au mouvement, c'est aussi la principale cause d'usure des appareils techniques - un problème auquel l'homme a été confronté à l'aube de la civilisation.
Léonard de Vinci a traité de nombreux problèmes de pièces de machines, de frottement et d'usure. La force de frottement est dirigée dans la direction opposée à la force appliquée, ce qui conduit à l'achèvement d'une grande quantité de travail.
La caractéristique principale du frottement est le coefficient de frottement "mu", qui est déterminé par les matériaux à partir desquels les surfaces des corps en interaction sont fabriquées.
Dans la vie de nombreuses plantes, le frottement joue un rôle positif. Par exemple, les lianes, le houblon, les pois, les haricots, etc. plantes grimpantes grâce au frottement, ils peuvent s'accrocher aux supports, s'y tenir et atteindre la lumière. Entre le support et la tige il y a une grande force de frottement, car. les tiges sont solidement attachées au support. Dans les plantes qui ont des racines, comme les carottes, les betteraves, la force de frottement au sol aide à les maintenir dans le sol. Avec la croissance de la plante-racine, la pression de la terre environnante sur celle-ci augmente et la force de frottement augmente également. Par conséquent, il est si difficile de tirer un gros navet, une betterave du sol. Pour les plantes comme la bardane, la friction aide à répandre les graines, qui ont des épines avec de petits crochets aux extrémités. Ces épines sont accrochées au pelage des animaux et se déplacent avec eux. Les graines de pois, de noix, en raison de leur forme sphérique et de leur faible frottement au roulement, se déplacent facilement d'elles-mêmes.
Les organismes de nombreux êtres vivants se sont adaptés au frottement, ont appris à le réduire ou à l'augmenter. Le corps du poisson a une forme profilée et est recouvert de mucus, ce qui lui permet de développer une grande vitesse lors de la nage. La couverture hérissée de morses, de phoques et d'otaries les aide à se déplacer sur les terres et les banquises. Pour augmenter la traction avec le sol, les troncs d'arbres, il existe un certain nombre de dispositifs sur les membres des animaux: griffes, arêtes vives des sabots, pointes en fer à cheval, le corps des reptiles est recouvert de tubercules et d'écailles. L'action des organes de préhension (organes de préhension des coléoptères, griffes du cancer ; membres antérieurs et queue de certaines races de singes ; trompe d'éléphant) est également associée au frottement. De nombreux organismes vivants ont des adaptations en raison desquelles le frottement est faible lorsqu'il se déplace dans une direction et augmente fortement lorsqu'il se déplace dans la direction opposée. Ce sont, par exemple, la laine et les écailles poussant obliquement à la surface de la peau. Le mouvement du ver de terre est basé sur ce principe. Le coléoptère aquatique tourbillonne rapidement à la surface de l'eau. Il doit sa vitesse de déplacement à la graisse qui recouvre le corps, ce qui réduit considérablement les frottements contre l'eau.
Les os des animaux et des humains aux endroits de leur articulation mobile ont une surface très lisse et la coque interne de la cavité articulaire sécrète un fluide spécial qui sert de «lubrifiant» articulaire. Lors de l'ingestion d'aliments et de leur mouvement dans l'œsophage, la friction est réduite en raison de l'écrasement et de la mastication préliminaires des aliments, ainsi que de leur mouillage avec de la salive. Sous l'action des organes du mouvement chez les animaux et les humains, le frottement se manifeste comme une force utile.
Proverbes et dictons sur la force de friction, dits par des gens et tirés de l'expérience de la vie :
- Il grince comme un chariot non huilé.
- A partir de là, la charrette chanta qu'elle n'avait pas mangé de goudron depuis longtemps.
- Ne pas repasser contre la laine.
- L'affaire s'est déroulée comme sur des roulettes.
- Bien lubrifié - s'est bien passé.
- Vit comme du fromage dans du beurre.
- Là où ça grince, là ils souillent
- La flèche non râpée va sur le côté.
- La charrue brille du travail.
- Trois, trois - il y aura un trou.
Expériences démontrant la force de frottement :
Expérience #1. Rotation d'œuf cru et bouilli. Un œuf à la coque tourne plus vite. Dans un œuf cru, son jaune et ses protéines tentent de rester immobiles (c'est leur inertie) et, par leur frottement contre la coquille, ralentissent sa rotation.
Expérience numéro 2. Diluez le permanganate de potassium dans un petit pot jusqu'à obtenir une couleur violet foncé. Verser dans un autre pot l'eau claire. Ensuite, pipettez une solution de permanganate de potassium et déposez-la dans un bocal à une hauteur de 1 à 2 centimètres de la surface de l'eau. La pointe de la pipette ne doit pas osciller. Les mains doivent reposer sur les coudes. Une goutte, tombant dans l'eau, se transforme en un anneau de forme correcte, qui coulera au fond du pot, augmentant de taille. Cela s'explique par le fait que lorsque la goutte est tombée dans l'eau, elle s'est aplatie en rencontrant une résistance. En le déplaçant vers le bas en raison du frottement contre l'eau, ses bords se sont enroulés. Le résultat était un anneau vortex sous la forme d'un beignet tournant autour de son axe annulaire.
Expérience numéro 3. Placez un crayon hexagonal sur le livre parallèlement à son dos. Soulevez lentement le bord supérieur du livre jusqu'à ce que le crayon commence à glisser vers le bas. Réduisez légèrement la pente du livre et fixez-le dans sa position actuelle en plaçant quelque chose en dessous. Maintenant, le crayon, si vous le remettez sur le livre, ne sortira pas. Il est maintenu en place par la force de frottement statique. Il suffit de cliquer sur le livre avec votre doigt, la force de friction statique s'affaiblit et le crayon rampe vers le bas.
Le physicien français Guillaume sur le rôle de la force de friction : « Il nous est tous arrivé de sortir dans des conditions glaciales ; que d'efforts il nous a fallu pour ne pas tomber, que de mouvements ridicules il nous a fallu faire pour résister ! Cela nous oblige à reconnaître que le sol sur lequel nous marchons a généralement une propriété précieuse qui nous maintient en équilibre sans trop d'effort. La même pensée nous vient à l'esprit lorsque nous roulons à vélo sur une chaussée glissante, ou lorsqu'un cheval glisse sur l'asphalte et tombe. En étudiant de tels phénomènes, nous arrivons à la découverte des conséquences auxquelles conduisent les frottements. Les ingénieurs essaient de l'éliminer dans les voitures - et ils s'en sortent bien. Cependant, cela n'est correct que dans une zone spéciale étroite. Dans tous les autres cas, il faut être reconnaissant au frottement : il nous permet de marcher, de nous asseoir et de travailler sans craindre que des livres et de l'encre ne tombent par terre, que la table ne glisse jusqu'à ce qu'elle touche un coin, et que le stylo ne glisse de nos doigts.
Description de la présentation Projet de recherche en physique Force de frottement Objectif : par diapositives
Objectif: découvrir quel rôle la force de friction joue dans notre vie, comment une personne a reçu des connaissances sur ce phénomène, quelle est sa nature. Objectifs : retracer l'expérience historique de l'homme dans l'utilisation et l'application de ce phénomène : connaître la nature du phénomène de frottement, les lois du frottement ; mener des expériences confirmant; régularités et dépendances de la force de frottement ; penser et créer des expériences de démonstration prouvant la dépendance de la force de frottement sur la force de pression normale, sur les propriétés des surfaces en contact, sur la vitesse du mouvement relatif des corps.
Rapport d'un groupe de théoriciens Objectif : montrer quel rôle le phénomène de frottement ou son absence joue dans notre vie ; répondre à la question : « Que savons-nous (les habitants) de ce phénomène ? »
Le groupe a étudié des proverbes, des dictons, des contes de fées, dans lesquels se manifeste la force de frottement, de repos, de roulement, de glissement, a étudié l'expérience humaine dans l'application du frottement, les moyens de gérer le frottement. Proverbes et dictons : Tu vas plus tranquille, tu continueras. Vous aimez rouler, aimez porter des traîneaux. Il ment qu'il coud avec de la soie. Contes de fées: "Navet" - le frottement de la paix. "Chicken Ryaba" - frottement statique "Bear Hill" - frottement glissant.
Le frottement est un phénomène qui nous accompagne depuis l'enfance, littéralement à chaque pas, et est donc devenu si familier et invisible.
La friction nous permet de marcher, de nous asseoir, de travailler sans craindre que les livres et les cahiers tombent de la table, que la table glisse jusqu'à ce qu'elle touche un coin et que le stylo nous glisse des doigts.
Cependant, un peu de frottement sur la glace peut être utilisé avec succès techniquement. La preuve en est les soi-disant routes de glace, qui ont été aménagées pour l'enlèvement du bois du site d'abattage au chemin de fer ou aux points de rafting. Sur une telle route, qui a des rails de glace lisses, deux chevaux tirent un traîneau chargé de 70 tonnes de rondins.
Voici les données qui nous ont été communiquées à l'hôpital; nombre de candidats à soins médicaux en décembre - janvier, uniquement les écoliers, âgés de 15 à 17 ans - 6 personnes. Principalement des diagnostics : fractures, luxations, ecchymoses. Il y a des personnes âgées parmi ceux qui ont demandé de l'aide. 3 21 2 15 ans 16 ans 17 ans Vieillesse
Données de la police de la circulation sur les accidents de la route pour la période hivernale : le nombre d'accidents, y compris ceux dus aux chaussées glissantes -
Le groupe a également mené une petite enquête sociologique auprès d'un groupe d'habitants, auxquels ont été posées les questions suivantes : 1. Que savez-vous des phénomènes de friction ? 2. Que pensez-vous de la glace, des trottoirs et des routes glissants ? 3. Quelles sont vos suggestions à l'administration de notre district ?
Rapport d'un groupe de théoriciens Objectifs : étudier la nature des forces de frottement ; étudier les facteurs dont dépend le frottement; tenir compte des types de frottement.
Force de friction Si nous essayons de déplacer une armoire, nous voyons immédiatement que ce n'est pas si facile à faire. Son mouvement sera gêné par l'interaction des jambes avec le sol sur lequel il se tient. Il existe 3 types de frottement : le frottement statique, le frottement glissant, le frottement roulant. Nous voulons savoir en quoi ces espèces diffèrent les unes des autres et qu'ont-elles en commun ?
Friction de repos Appuyons notre main sur le cahier posé sur la table et bougeons-le. Le cahier se déplacera par rapport à la table, mais reposera par rapport à notre paume. Comment avons-nous fait bouger ce carnet ? Avec l'aide de frotter le reste du cahier contre la main. La friction au repos déplace les charges sur une bande transporteuse en mouvement, empêche les lacets de se dénouer, maintient les clous enfoncés dans une planche, etc.
Qu'est-ce qui fait que le traîneau qui dévale la montagne s'arrête progressivement ? en raison du frottement de glissement. Pourquoi une rondelle glissant sur la glace ralentit-elle? En raison du frottement de glissement, toujours dirigé dans le sens opposé au sens de déplacement du corps. Frottement de glissement
Causes de la force de frottement : La rugosité des surfaces des corps en contact. Même les surfaces qui semblent lisses, en fait, ont toujours des irrégularités microscopiques (saillies, dépressions). Lorsqu'un corps glisse sur la surface d'un autre, ces irrégularités s'engagent les unes dans les autres et interfèrent ainsi avec le mouvement Attraction intermoléculaire agissant aux points de contact entre les corps frottants. Il y a attraction entre les molécules d'une substance à de très petites distances. L'attraction moléculaire se manifeste dans les cas où la surface des corps en contact est bien polie. Ainsi, par exemple, avec le glissement relatif de deux métaux avec des surfaces très propres et uniformes, traités sous vide à l'aide d'une technologie spéciale, la force de frottement entre les barres de bois les unes avec les autres et un glissement ultérieur deviennent impossibles.
Frottement de roulement Si un corps ne glisse pas sur la surface d'un autre corps, mais, comme une roue ou un cylindre, roule, alors le frottement qui se produit au point de contact est appelé frottement de roulement. La roue qui roule est quelque peu enfoncée dans la plate-forme, puis tout le temps il y a un petit tubercule devant elle, qui doit être surmonté. C'est précisément le fait que la roue qui roule doit constamment heurter le tubercule qui apparaît devant, et le frottement de roulement est dû. En même temps, plus la route est dure, moins il y a de frottement au roulement. A charges égales, la force de frottement de roulement est bien inférieure à la force de frottement de glissement.
Mais la connaissance de la nature du frottement ne nous est pas venue d'elle-même. Cela a été précédé par un grand - travail de recherche de scientifiques expérimentateurs. au cours de plusieurs siècles Toutes les connaissances ne s'enracinent pas facilement et certaines nécessitent simplement de multiples vérifications expérimentales. preuves Les esprits les plus brillants des derniers siècles ont étudié la dépendance du module de frottement sur : de nombreux facteurs sur la surface de contact, les surfaces sur le type de matériau sur la charge, les irrégularités de surface et la rugosité sur. vitesse relative de mouvement des corps Les noms de ceux-ci:, les scientifiques Leonardo da Vinci Amonton Leonard Euler -, Charles Coulomb ce sont les noms les plus célèbres mais étaient. , encore des ouvriers ordinaires de la science Tous les scientifiques qui ont participé à ces études ont mis en place des expériences dans lesquelles un travail a été fait pour vaincre la force. friction
Léonard de Vinci Il a traîné sur le sol soit une corde étroitement torsadée, soit la même corde dans toute sa longueur. Il s'est intéressé à la réponse à la question : la force de frottement glissant dépend-elle de la taille de la surface des corps en contact en mouvement ? Les mécaniciens de l'époque étaient profondément convaincus que plus la surface de contact était grande, plus la force de frottement était grande. Ils ont raisonné quelque chose comme ceci : plus il y a de tels points, plus la force est grande. Il est bien évident que sur surface plus grande il y aura plus de tels points de contact, donc la force de frottement devrait dépendre de la surface des corps frottants.
Il a obtenu les résultats suivants : 1. Ne dépend pas de la zone. 2. Ne dépend pas du matériau. 3. Cela dépend de l'ampleur de la charge (en proportion de celle-ci). 4. Ne dépend pas de la vitesse de glissement. 5. Dépend de la rugosité de la surface.
Le scientifique français Amonton À la suite de ses expériences, il a répondu aux cinq mêmes questions de cette manière. Pour les trois premiers - pareil, pour le quatrième - ça dépend. Sur le cinquième - ne dépend pas. Il s'est avéré et Amonton a confirmé une conclusion aussi inattendue de Léonard de Vinci sur l'indépendance de la force de frottement par rapport à la zone des corps en contact. Mais en même temps, il n'était pas d'accord avec lui sur le fait que la force de frottement ne dépend pas de la vitesse de glissement ; il croyait que la force de frottement de glissement dépend de la vitesse, mais il n'était pas d'accord avec le fait que la force de frottement dépend de la rugosité de la surface.
Académie russe des sciences Leonhard Euler Membre à part entière de l'Académie russe des sciences Leonhard Euler a publié ses réponses à cinq questions sur la friction. Les trois premiers sont les mêmes que les précédents, mais dans le quatrième, il était d'accord avec Amont et dans le cinquième - avec Léonard de Vinci.
Physicien français Coulomb Il a fait des expériences dans un chantier naval, dans l'un des ports de France. Là, il a trouvé ces conditions pratiques de production dans lesquelles la force de frottement jouait un rôle très important. Coulomb a répondu à toutes les questions - oui. La force de frottement totale, dans une certaine mesure, dépend toujours des dimensions des surfaces des corps frottants, est directement proportionnelle à la force de pression normale, dépend du matériau des corps en contact, dépend de la vitesse de glissement et du degré du lissé des surfaces frottantes. À l'avenir, les scientifiques se sont intéressés à la question de l'effet de la lubrification et des types de frottement ont été identifiés: liquide, propre, sec et limite.
Bonnes réponses La force de frottement ne dépend pas de la surface des corps en contact, mais dépend du matériau des corps : plus la force de pression normale est grande, plus la force de frottement est grande. Des mesures précises montrent que le module de la force de frottement de glissement dépend du module de la vitesse relative. La force de frottement dépend de la qualité du traitement des surfaces frottantes et de l'augmentation de la force de frottement qui en résulte. Si les surfaces des corps en contact sont soigneusement polies, le nombre de points de contact avec la même force de pression normale augmente, et, par conséquent, la force de frottement augmente également. Le frottement est associé au dépassement des liaisons moléculaires entre les corps en contact.
Dans une expérience avec un tribomètre, la force normale. la pression est le poids de la barre. Mesurons la force de pression normale égale au poids de la tasse avec des poids au moment du glissement uniforme. bar Augmentons maintenant la force de la normale, . double pression en plaçant des poids sur la barre, en remettant des poids supplémentaires sur la coupelle. faisons bouger le bloc uniformément. Dans ce cas, la force de frottement doublera.Sur la base de ces expériences, il a été constaté qu'avec le matériau et l'état des surfaces de frottement inchangés, leur force de frottement est directe, . . : proportionnelle à la force de pression normale t e F tr =µ N
La valeur caractérisant la dépendance de la force de frottement sur le matériau et la qualité du traitement des surfaces frottantes est appelée. coefficient de friction
Les forces de frottement dans la technologie et la vie quotidienne. jouent un rôle énorme Dans certains cas, les forces de frottement, - . profiter aux autres nuire à la force de friction, ; tient clous enfoncés vis écrous, . . maintient les fils dans la matière noué les nœuds, etc. En l'absence de frottement, il ne serait pas possible de coudre,. assembler une machine à vêtements assembler une boîte
La présence de frottement statique permet à une personne de se déplacer à la surface de la Terre. En marchant, une personne repousse la Terre de lui-même, et la Terre pousse la personne vers l'avant avec la même force. La force qui propulse une personne vers l'avant est égale à la force de frottement statique entre la plante du pied et la Terre. Plus une personne repousse la Terre, plus la force de friction statique appliquée à la jambe est grande et plus la personne se déplace rapidement. Lorsqu'une personne repousse la Terre avec une force supérieure à la force de frottement statique ultime, le pied glisse vers l'arrière, ce qui rend la marche difficile. Rappelez-vous combien il est difficile de marcher sur de la glace glissante. Pour faciliter la marche, il est nécessaire d'augmenter le frottement statique. A cet effet, la surface glissante est saupoudrée de sable.
RAPPORT DU GROUPE D'EXPERIMENTEURS : Le but est de connaître la dépendance de la force de frottement : glissement sur les facteurs suivants - ; de la charge - de la zone de contact du frottement ; surfaces - (à cause du frottement des matériaux lorsqu'ils sont secs). surfaces : Equipement dynamomètre de laboratoire 40 / ; avec dynamomètre de raideur de ressort N m (- 12) ; limite de démonstration ronde H - 2; ; ensemble de morceaux de barres en bois de fret; Une planche de bois un morceau de métal; ; ; . feuille fer plat barre glace caoutchouc
Résultats expérimentaux : 1. Dépendance de la force de frottement de glissement sur la charge m (g) 120 620 1120 F tr (N) 0,3 1,5 2,
2. Dépendance de la force de frottement sur la zone de contact des surfaces frottantes. S (cm2) 220 228 1140 F tr (N) 00, 35 00,
3. La dépendance de la force de frottement à la taille des irrégularités des surfaces de frottement : bois sur bois (différentes méthodes de traitement de surface). h 1 irrégulier 2 lisse 3 poli F tr 1, 5 0, 7 0,
1. une surface irrégulière- la barre n'est pas traitée. 2. Surface lisse - la barre est rabotée dans le sens du grain du bois. 3. Surface lisse poncée traitée avec du papier de verre. 4. Lors de l'application de la force de friction des matériaux des surfaces de frottement, nous utilisons une barre pesant 120 g et différentes surfaces de contact. Nous utilisons la formule: F tr \u003d µ N No. p / p Matériaux de frottement (avec surfaces sèches) Coefficient de frottement (pendant le mouvement) 1 Bois sur bois (en moyenne) 0,3 2 Bois sur bois (le long des fibres) 0,075 3 Bois pour métal 0,4 4 bois pour fonte 0,5 5 bois pour glace 0,
N° 1 Expérience, . Frottez soigneusement l'archet avec de la colophane, puis passez-le le long de la corde. Les sons de chant continus sont obtenus grâce au frottement.Lorsque le violoniste commence à diriger l'archet le long de la corde, la corde est sous l'influence de la force. les frottements de repos sont emportés par l'arc et les arcs sous cette tension. cherche à la remettre dans sa position d'origine.Lorsque cette force dépasse la force de frottement statique, la corde casse et entre en oscillation, le violoniste déplace l'archet dans le sens opposé a. puis vers. , Le violon chante Si vous jouez du violon sans archet, en tirant les cordes, ; avec les doigts vous obtenez un son comme une balalaïka si vous tirez une corde avec votre doigt. et lâchez-le, alors un son aigu se fera entendre qui s'estompe rapidement ? Pourquoi frotter l'archet avec de la colophane La colophane joue-t-elle le rôle de lubrifiant ? , frottement Il s'avère que l'archet est frotté avec de la colophane non seulement pour augmenter la force de frottement, mais aussi pour que cette force dépende sensiblement de la vitesse de glissement, elle diminuerait plus vite avec la croissance. . vitesse La corde sous l'archet se déplace toujours plus lentement que l'archet Quand, . l'arc et la corde se déplacent dans la même direction la corde est en retard sur l'arc Force. le frottement empêche le retard et entraîne la corde derrière l'archet Force, le frottement fonctionne, l'archet entraîne la corde avec lui et vice versa, . ralentit la corde ralentit son mouvement Le travail se fait contre les forces. friction
N° 2 Expérience Un œuf en bois avec un fil passé au milieu. Ils prennent les extrémités de ce fil dans leurs mains et lèvent une main vers le haut. Un œuf en bois sur un fil glisse rapidement vers le bas. Levez l'autre main. L'œuf redescend, mais se coince soudain au milieu du fil, puis glisse à nouveau et s'arrête. Dans cette expérience, la force de frottement de glissement est proportionnelle à la force de pression normale. L'œuf se compose de deux moitiés reliées. Un bouchon de liège est fixé au centre perpendiculairement au filetage. Lorsque le fil est tiré, la force de frottement du fil sur le liège augmente et l'œuf se fige dans une certaine position sur le fil. Si le fil n'est pas tendu, la force de friction est moindre et l'œuf glisse librement vers le bas.
No. 3 Expérience Règle en bois. Poser la règle horizontalement l'index mains et, lentement, les doigts commencent à se rapprocher. La règle ne se déplace pas uniformément sur deux doigts à la fois. Elle glisse tour à tour sur un, puis sur l'autre doigt. Pourquoi? Seul le doigt le plus éloigné du centre de gravité de la règle glisse sous la règle, car il subit moins de charge et moins de frottement. Son glissement s'arrête dès qu'il est plus proche du centre de masse de la règle que le deuxième doigt, puis le deuxième doigt commence à glisser. Ainsi, les doigts se déplacent alternativement vers le centre de gravité de la règle.
Conclusions basées sur les résultats des travaux sur le projet Nous avons découvert qu'une personne utilise depuis longtemps des connaissances sur le phénomène de frottement, obtenues de manière empirique. À partir des siècles XY - XYI, la connaissance de ce phénomène devient scientifique: des expériences sont menées pour déterminer la dépendance de la force de frottement à de nombreux facteurs, des régularités sont découvertes. Nous savons maintenant exactement de quoi dépend la force de frottement et ce qui ne l'affecte pas. Plus précisément, la force de frottement dépend : de la charge ou de la masse corporelle ; du type de surfaces en contact ; sur la vitesse du mouvement relatif des corps ; sur la taille des irrégularités ou la rugosité de la surface. Mais cela ne dépend pas de la zone de contact. On peut maintenant expliquer toutes les régularités de la structure de la matière observées en pratique par la force d'interaction entre molécules. Nous avons mené une série d'expériences, fait à peu près les mêmes expériences que les scientifiques et obtenu à peu près les mêmes résultats. Il s'est avéré qu'expérimentalement, nous avons confirmé toutes les déclarations que nous avions faites. Nous avons créé un certain nombre d'expériences qui aident à comprendre et à expliquer certaines des observations "difficiles". Mais, peut-être le plus important, nous avons réalisé à quel point il est formidable d'acquérir des connaissances nous-mêmes, puis de les partager avec d'autres.