Подготовка к работе, страница 35 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Филонович, Петрова

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ОТ ПЛОЩАДИ СОПРИКОСНОВЕНИЯ ТЕЛ, ПРИЖИМАЮЩЕЙ СИЛЫ, РОДА ПОВЕРХНОСТИ

Цель работы: _________

Приборы и материалы: _________

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

Повторите по учебнику темы «Сила трения», «Трение покоя», «Трение в природе и технике».

Ответьте на вопросы

1. Что такое трение?

2. Какие виды трения существуют?

3. Как должно двигаться тело, чтобы сила тяги была равна силе трения?

Ожидаемые результаты (От чего зависит сила трения скольжения?)

Цель работы:

Экспериментально исследовать зависимость силы трения скольжения от площади соприкосновения, силы нормальной реакции (прижимающей силы) и рода соприкасающихся поверхностей.

Приборы и материалы:

Штатив с лапкой, динамометр, деревянный брусок, набор грузов, направляющая рейка (трибометр), различные поверхности (например, деревянная, металлическая).

1. Что такое трение?

Трение – это вид взаимодействия между соприкасающимися телами (или частями одного тела), которое препятствует их относительному движению. Сила, характеризующая это взаимодействие, называется силой трения. Она возникает по двум основным причинам: наличие шероховатостей и неровностей на поверхностях тел, а также силы межмолекулярного притяжения, действующие в точках фактического контакта. Сила трения всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения в сторону, противоположную направлению относительного движения или возможного движения тел.

Ответ: Трение – это явление, препятствующее относительному движению соприкасающихся тел.

2. Какие виды трения существуют?

В зависимости от характера движения тел и среды, в которой они находятся, различают следующие основные виды трения:
1. Трение покоя: сила, которая возникает между контактными поверхностями и препятствует началу движения одного тела относительно другого. Она равна по модулю и противоположна по направлению внешней силе, пытающейся сдвинуть тело, пока эта сила не превысит максимального значения силы трения покоя.
2. Трение скольжения: сила, возникающая при скольжении одного тела по поверхности другого. Она обычно несколько меньше максимальной силы трения покоя.
3. Трение качения: возникает, когда тело (например, шар или колесо) катится по поверхности. Как правило, сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения при тех же нагрузках.
Также существует вязкое трение, которое возникает при движении твердого тела в жидкой или газообразной среде.

Ответ: Трение покоя, трение скольжения, трение качения.

3. Как должно двигаться тело, чтобы сила тяги была равна силе трения?

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению его массы на ускорение ($ \sum\vec{F} = m\vec{a} $). В горизонтальном направлении на тело действуют две силы: сила тяги ($ \vec{F}_{тяги} $) и сила трения скольжения ($ \vec{F}_{тр} $). Эти силы направлены в противоположные стороны. Если по модулю сила тяги равна силе трения ($ F_{тяги} = F_{тр} $), то их векторная сумма, то есть равнодействующая сила в горизонтальном направлении, равна нулю. Если равнодействующая сила равна нулю, то и ускорение тела равно нулю ($ a = 0 $). Состояние с нулевым ускорением – это либо состояние покоя, либо состояние равномерного прямолинейного движения. Так как для возникновения силы трения скольжения тело должно двигаться, то оно должно двигаться с постоянной скоростью.

Ответ: Тело должно двигаться равномерно и прямолинейно (с постоянной скоростью).

Ожидаемые результаты (От чего зависит сила трения скольжения?)

Ожидается установить, что сила трения скольжения зависит от следующих факторов:
1. От силы нормальной реакции (прижимающей силы) $\text{N}$: Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе, с которой тело прижимается к поверхности. Чем больше вес тела (или прижимающая сила), тем больше сила трения: $ F_{тр} \propto N $.
2. От рода соприкасающихся поверхностей: Зависимость характеризуется коэффициентом трения скольжения $ \mu $. Этот коэффициент зависит от материалов, из которых изготовлены тела, и от качества обработки их поверхностей (шероховатости).
Формула, объединяющая эти зависимости: $ F_{тр} = \mu N $.
В ходе эксперимента также ожидается подтвердить, что сила трения скольжения в первом приближении не зависит от площади соприкосновения тел.

Ответ: Сила трения скольжения зависит от прижимающей силы (силы нормальной реакции) и от рода соприкасающихся поверхностей (коэффициента трения), но не зависит от площади соприкосновения.