Сила трения: польза и вред

Представьте, что вы случайно уронили флешкарту за шкаф. А эта флешкарта нам очень-очень нужна, так как там наш доклад по физике. Если вы попробуете сдвинуть тяжелый шкаф, то это не так легко и флешкарту мы так и не достали.

И препятствовать движению будет не что иное, как работа силы трения.

Взаимодействие, которое возникает в месте соприкосновения двух тел и препятствует их относительному движению, именуют трением . А силу, которая характеризует это взаимодействие, именуют силой трения.

Различают три вида трения: трение скольжения, трение покоя и трение качения.

Сила т

Когда мы пытаемся сдвинуть очень тяжелый предмет с места, у нас это может не всегда получится. Что удерживает тяжелый предмет на месте? Сила трения покоя. Именно поэтому мы не можем сдвинуть тяжелый шкаф или коробку.

Трение покоя удерживает вбитые в стену гвозди, мешает самостоятельно развязываться бантикам. Трение покоя держит на месте "наш" шкаф, который будет стоять. если мы облакотимся на него. Даже не хочется представлять, что было бы если бы силы трения покоя не существовало и за шкафом спал наш любимый щенок Антошка?

Сила трение скольжения

Вернемся к нашему шкафу. Мы позвали на помощь своего одноклассника, чтобы сдвинуть шкаф вдвоем.

Что мы обнаружили, кроме нашей флешкарты и пыли?

Что, когда мы приложили силу, превышающую силу трения покоя, шкаф не просто сдвинулся с места, но и продолжил двигаться дальше, до нужного нам места. А потом шкаф остановился, так как ему мешала сила трения скольжения.

Сможем ли мы ездить на лыжах зимой? А летом?

Ответ найден - в вышеперечисленных примерах в изменении скорости движения учавствует сила трения скольжения.

Сила трения скольжения направлена в сторону, противоположную приложенному воздействию. Это свойство совпадает с силой трения покоя, которая также направлена в противоположную сторону.

Сила т

Если же одно тело не скользит, а катится по поверхности другого, то трение, возникающее при этом, именуют трением качения. Сила трения качения проявляется при движении колес вагона, кареты, при перекатывании бревен или бочек по траве или по другой поверхности.

Чем тверже поверхность соприкосновения, тем меньше трение качения. Именно поэтому ехать по шоссейной дороге намного легче, чем по песчаной. Вспомните: можно ли проехать на велосипеде по песчаному пляжу?

Первая причина – это шероховатость поверхности соприкасающихся тел. Мы все играли в детские машинки, и чтобы машинка проехала дальше мы указывали ей путь на полу, а не на ковре.

Шерховатости есть везда. Эти шероховатости и неровности цепляются друг за друга и мешают движению.

Вторая причина – это взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел. (Читатели сайта "Спиши у Антошки" уже прочитали "Взаимное притяжение и отталкивание молекул ")

Однако, вторая причина обнаруживается, в основном, лишь в случае очень хорошо отполированных тел. А так как таких тел в быту очень мало, то в основном мы имеем дело с первой причиной возникновения сил трения. И в таком случае, чтобы уменьшить силу трения, нужно уменьшить шерховатость поверхности соприкасающихся тел. А для этого часто применяют смазку. Смазка представляет собой жидкое тело, а молекулы жидкости обладают меньшим притяжением и отталкиванием, чем молекулы твердых тел, поэтому и трение слоев жидкости меньше, чем твердых поверхностей.

Мы смазываем лыжи или используем различные масла для замочных механизмов.

Польза и вред силы трения

Примерами полезных сторон сил трения можно именовать то, что мы можем ходить по земле, что выходя с катка на резиновый коврик, мы можем дойти до лавочки и не упасть.

Ну а вредом силы трения является проблема перемещения больших грузов, проблема изнашивания колес велосипеда или подошвы любимых кроссовок.

Нельзя однозначно сказать - хорошо или плохо, что лед скользкий. Если мы играем в хоккей, то скользкий лед без шершавости это ХОРОШО, а вот когда мы спешим в школу, то отсутствие шершавостей - это уже ПЛОХО.

Люди научились приспосабливаться и уменьшать, либо увеличивать силы трения, в зависимости от необходимости.

Если вы хотите что-нибудь добавить на сайт "Спиши у Антошки", или у вас остались вопросы после прочтения материала, напишите мне - info@сайт я с радостью нацарапаю вам ответ лапкой.

Что такое трение? Трение - процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. По-другому называется фрикционным взаимодействием. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией. Трение главным образом имеет электронную природу при условии, что вещество находится в нормальном состоянии. В сверхпроводящем состоянии вдалеке от критической температуры основным «источником» трения являются фононы, а коэффициент трения может уменьшиться в несколько раз.

Сила трения Сила трения - это сила, возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному движению. Причиной возникновения трения является шероховатость трущихся поверхностей и взаимодействие молекул этих поверхностей. Сила трения зависит от материала трущихся поверхностей и от того, насколько сильно эти поверхности прижаты друг к другу.

Разновидности силы трения При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

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

Трение качения Момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.

Трение покоя Сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микро перемещениях контактирующих тел.

Характер фрикционного взаимодействия В физике взаимодействие трения принято разделять на: Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками; Граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и так далее) - наиболее распространённый случай при трении скольжения. Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения; Жидкостное (вязкое), при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела (порошком графита), жидкости или газа (смазки) различной толщины - как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды; Эластогидродинамическое (вязкоупругое), когда решающее значение имеет внутреннее трение в смазывающем материале. Возникает при увеличении относительных скоростей перемещения.

Вред трения в технике и природе В большинстве традиционных механизмов (ДВС, автомобили, зубчатые шестерни и пр.) трение играет отрицательную роль, уменьшая КПД механизма. Для уменьшения силы трения используются различные натуральные и синтетические масла и смазки. В современных механизмах для этой цели используется также напыление покрытий (тонких плёнок) на детали; Проблема перемещения больших грузов; Проблема изнашивания трущихся поверхностей, а также невозможность создания вечного двигателя, так как из-за трения любое движение рано или поздно останавливается, требуя постоянного стороннего воздействия; Получение ушибов и ссадин в результате трения о твёрдую поверхность; Расходуется много горючего.

Вред трения в технике и природе

Польза трения в технике и природе Лианы, хмель, горох, бобы и другие вьющиеся растения благодаря трению могут цепляться за находящиеся поблизости опоры, удерживаются на них и тянутся к свету; Чтобы увеличить сцепление с грунтом, стволами деревьев, на конечностях животных имеется целый ряд различных приспособлений: когти, острые края копыт, подковные шипы, тело пресмыкающихся покрыто бугорками и чешуйками; Автомобиль может тормозить; Человек может ходить по земле; Одежда не разваливается, так как нитки в ткани удерживаются; Приводит в движение детали различных механизмов, которое в дальнейшем приводит к движению самих этих механизмов и машин (генератор, конвейер предприятия, станок, движущая машина и др.)

Польза трения в технике и природе

Вывод Сила трения играет огромную роль не только в технике, но и в живой природе. Без силы трения животные и люди не смогли бы передвигаться, а растения не смогли бы распространять семена. Без силы трения вся живая природа не смогла бы существовать.

Силы трения, сопровождая нас повсюду, играют огромную роль в нашей жизни. Правда, мы не замечаем этого за повседнев­ными заботами и чаще всего стремимся свести действие трения к минимуму .

Подшипники, смазочные материалы, обтекаемые формы - все это и многое другое позволяет вести успешную борьбу с различными видами трения. На это уходит много сил и средств, благодаря чему сложилось мнение о вреде трения, о том, что если бы трение вдруг исчезло, то человек остался бы только в выигрыше. Но так ли это?

Это далеко не так, ведь трение - и наш враг, и наш союзник. В каких-то случаях отсутствие трения грозит большими непри­ятностями (например, торможение автомобилей происходит только за счет сил трения , возникающих между колодками и ба­рабаном), а в каких-то случаях даже минимальные силы трения оказывают самое вредное воздействие (например, в механиче­ских часах и тонких научных приборах). Однако, чтобы понять все значение трения, необходимо его «выключить» и проследить за будущими событиями.

Итак, каким будет мир без сухого и вязкого трения всех ви­дов? Мы не сможем ни ходить, ни передвигаться никаким другим способом. Ведь во время ходьбы подошвы наших ног испытыва­ют трение с полом, а без трения мы будем чувствовать себя хуже, чем на самом гладком льду в самой скользкой обуви.

Ни один предмет (в том числе и мы) не сможет находиться на одном месте. Ведь все, что лежит на столе, полу или просто земле, удерживается трением покоя. А что же будет происходить? Все тела начнут двигаться, стремясь достичь самой низкой точки. На Земле почти невозможно создать идеально горизонтальную поверхность, даже ровные лабораторные столы или станины станков имеют уклоны в тысячные доли градуса. Но в мире без трения тела придут в движение даже на таких плоскостях.

Понятно, что о транспорте и вообще о работе любых меха­низмов и говорить не приходится. Тормозные колодки, шкивы и ремни, шины и дорога - ничего из этого не будет испытывать взаимное трение, а значит, и не будет работать. Да и самих-то машин не станет - из них выкрутятся все болты и открутятся все гайки, так как они удерживаются только благодаря силам трения в резьбе.

Исчезни вдруг трение, наши дома в мгновение ока рассы­плются - раствор не будет больше держать кирпичи, вбитые гвозди вылезут из досок, ведь они держатся там только за счет трения! Целыми останутся только сварные или клепаные метал­лические конструкции.

Без трения исчезнут и многие другие привычные нам вещи. Из веревок нельзя будет вязать узлы - они будут расползаться. Все тканые материалы разойдутся на отдельные нити, а нити рас­падутся на составляющие их мельчайшие волокна. Такая судьба ожидает также металлические и веревочные сетки.

Катастрофические изменения ждут природу - сам облик Земли изменится до неузнаваемости. Волны, возникающие в океане, никогда не утихнут, а в атмосфере будут дуть постоянные ветры страшной силы - ведь трения между отдельными слоями воды и воздуха нет, а значит, ничто не мешает им очень быстро двигаться относительно друг друга. Реки выйдут из своих берегов, и их воды понесутся с большой скоростью по равнинам.

Горы и холмы начнут рассыпаться на отдельные глыбы и песок. Деревья, корни которых держатся в земле только из-за трения, сами по себе начнут выкорчевываться и поползут в поисках самой низкой точки. Да, нашему взору предстанет страшная картина: горы, деревья, огромные глыбы, да и сама почва будут ползти, перемешиваясь, до тех пор, пока не найдут точку равновесия.

Если пропадет сила трения, то наша планета станет гладким шариком, на котором не будет ни гор, ни впадин, ни рек, ни океанов - все это сломается, вытечет, перемешается и свалится в одну кучу. А сильные, ни на минуту не утихающие ветры будут подхватывать пыль и носить ее над планетой. Жизнь в таких условиях вряд ли будет возможна...

Поэтому нельзя говорить о трении как о вредном физическом явлении. Да, часто просто жизненно необходимо свести трение к минимуму, но нередко нужны и максимально возможные силы трения, потому что трение - одновременно и враг, и друг.

Сила трения всегда способствует любому движению. Она возникает при непосредственном соприкосновении тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения. Сила трения всегда способствует любому движению. Она возникает при непосредственном соприкосновении тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения

Трение имеет большое значение как в природе, так и в технике. Трение имеет большое значение как в природе, так и в технике. Трение может быть: Трение может быть: 1. ПОЛЕЗНЫМ 1. ПОЛЕЗНЫМ 2. ВРЕДНЫМ 2. ВРЕДНЫМ Когда оно полезно, его стараются Когда оно полезно, его стараются увеличить, когда вредно увеличить, когда вредно уменьшить уменьшить

Примеры трения в повседневной жизни человека: человека: Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. Когда трение между подошвой обуви и землей (или льдом) мало, например в гололедицу, то отталкиваться от земли очень трудно, ноги при этом скользят. Чтобы ноги не скользили, тротуары посыпают песком. Это увеличивает силу трения между подошвой обуви и льдом.

Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы и начать движенность шин у автомобиля делают с ребристыми выступами. Зимой, когда дорога бывает особенно скользкая, ее посыпают песком, очищают ото льда. Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы и начать движенность шин у автомобиля делают с ребристыми выступами. Зимой, когда дорога бывает особенно скользкая, ее посыпают песком, очищают ото льда. Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы и начать движение. Колеса, вращаясь, проскальзывали бы, а автомобиль продолжал бы стоять на месте, буксовал. поверхность шин у автомобиля делают с ребристыми выступами. Зимой, когда дорога бывает особенно скользкая, ее посыпают песком, очищают ото льда. Чтобы увеличить трение,

Вредное трение: Но мы уже говорили, что во многих случаях трение вредно и с ним приходится бороться. Например, во всех машинах из- за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части. Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, между ними вводят смазку. Но мы уже говорили, что во многих случаях трение вредно и с ним приходится бороться. Например, во всех машинах из- за трения нагреваются и изнашиваются движущиеся части. Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, между ними вводят смазку. Чтобы уменьшить трение Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники. вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники.

Шариковые и роликовые подшипники: Мы знаем, что сила трения качения при одинаковой нагрузке значительно меньше силы трения скольжения.На этом явлении основано применение шариковых и роликовых подшипников. В таких подшипниках вращающийся вал не скользит по неподвижному вкладышу подшипника, а катится по нему на стальных шариках или роликах.При вращении вала внутреннее кольцо катится на шариках или роликах, находящихся между кольцами.Замена в машинах подшипников скольжения шариковыми или роликовыми подшипниками позволяет уменьшить силу трения в 2030 раз.

Шариковые и роликовые подшипники используют в разнообразных машинах: автомобилях, токарных станках, электрических двигателях, велосипедах и т. д. Без подшипников невозможно представить современную промышленность и транспорт Без подшипников невозможно представить современную промышленность и транспорт

Сила трения встречается буквально на каждом шагу. Но знают ли люди, зачем она нужна? В чем вред и польза силы трения? Попробуем разобраться.

Предисловие

На земные объекты действует несколько сил, которые тесно взаимосвязаны между собой и влияют на жизнедеятельность тел. Прежде всего, это сила тяжести, упругости (внутреннее сопротивление тел в ответ на смещение их молекул) и реакции опоры. Но есть еще она очень важная физическая величина, называемая силой трения. Она в отличие от силы тяготения и упругости не зависит от расположения тел. При ее изучении действуют иные законы: коэффициент трения скольжения и сила реакции опоры. Например, если понадобится сдвинуть тяжеловесный шкаф, то с первой же минуты станет понятно, что сделать это непросто. Кроме того, при выполнении данной задачи присутствуют определенные помехи. Что же препятствует усилиям, приложенным к шкафу? А мешает этому не что иное, как сила трения, принцип действия которой изучают еще в школе. Курс физики за 7 класс подробно рассказывает об этом явлении.

Что у нас под ногами?

С ней люди сталкиваются очень часто. Польза трения в том, что мы бы и шагу ступить не смогли, не будь этой физической величины. Именно она удерживает нашу обувь на той поверхности, куда мы ступаем. Каждый из нас ходил по очень скользким поверхностям, например, по льду, и не понаслышке знает, что это очень тяжело. Почему так происходит? Прежде чем рассказать о том, в чем вред и польза силы трения, определимся с тем, что это такое.

Суть понятия

Силой трения называется взаимодействие двух тел, возникающее в месте их соприкосновения и препятствующее их движению относительно друг друга. Различают несколько видов трения - покоя, скольжения и качения.

Причины возникновения

Первая из причин заключается в неизменной шероховатости поверхностей. Именно этот показатель влияет на то, какой вид силы трения будет иметь место. Если речь идет о гладких поверхностях, например, о покрытой металлом крыше или о ледяных участках, то их шероховатость почти не видна, однако это не значит, что ее нет - она присутствует на микроскопическом уровне. В этом случае будет действовать сила трения скольжения. Но если говорить о шкафе, стоящем на ковре, то здесь шероховатости двух объектов будут значительно препятствовать взаимному движению. Второй причиной является электромагнитное молекулярное отталкивание, которое происходит в месте контакта объектов.

Трение покоя

Что происходит в случае, когда мы пытаемся сдвинуть с места шкаф, однако нам не удается переместить его ни на сантиметр. Что удерживает предмет на одном месте? Это сила трения покоя. Дело в том, что приложенные усилия компенсируются силой сухого трения, возникающей между шкафом и полом.

Вред и польза силы трения покоя

Сила трения качения

Если мы вспомним, что когда-нибудь придется двигать шкаф обратно, то решим оснастить его колесиками. В этом случае возникающее взаимодействие будет называться трением качения, поскольку предмет уже будет не скользить, а катиться по поверхности. Катящиеся колесики будут немного вдавливаться в ковер, образовывая бугорок, который нам необходимо будет преодолеть. Этим и обуславливается сила трения качения. Разумеется, если мы покатим шкаф не по ковру, а, например, по паркету, то переместить его будет еще легче, за счет того, что поверхность паркета тверже поверхности ковра. По той же причине велосипедистам ехать по шоссе куда проще, чем по пляжу с мелким песком.

Неоднозначный вопрос

В чем состоит вред и польза силы трения любого типа? Разумеется, приведенные примеры несколько утрированы - в жизни все немного сложнее. Однако несмотря на то, что сила трения имеет очевидные минусы, создающие ряд сложностей в жизни, ясно, что без нее проблем было бы гораздо больше. Поэтому у данной величины есть свои недостатки и преимущества.

Негативные примеры

Среди примеров вреда этой силы на одном из первых мест стоит проблема перемещения тяжеловесных грузов, быстрого изнашивания любимых вещей, а также невозможности создать вечный двигатель, поскольку из-за трения любое движение рано или поздно прекращается, требуя стороннего вмешательства.

Положительные моменты

Среди примеров полезности этой силы то, что мы можем спокойно ходить по земле, не поскальзываясь на каждом шагу, наша одежда прочно сидит и мгновенно не приходит в негодность, поскольку нити ткани удерживаются благодаря трению. Кроме того, люди используют принцип действия этой силы, посыпая скользкие дороги, из-за чего удается избежать множества аварий и травм.

Выводы

Человечество научилось взаимодействовать с данной физической величиной, увеличивая и уменьшая ее в зависимости от поставленных целей. Наша непосредственная задача - попытаться использовать ее максимально эффективно.