Дополнительное задание, страница 37 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Филонович, Петрова

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Измерение силы трения качения

1. Положите деревянный брусок с двумя грузами на поверхность стола и, перемещая его равномерно, определите силу трения.

$F_{\text{тр}} = \text{\_\_\_\_}.$

2. Положите под брусок с двумя грузами две цилиндрические деревянные палочки (два карандаша) и попытайтесь равномерно перемещать брусок. Определите силу трения.

$F_{\text{тр.кач}} = \text{\_\_\_\_}.$

Сделайте вывод (Сравните при равных нагрузках силу трения скольжения и силу трения качения.)

Где в повседневной жизни приходится увеличивать трение, а где уменьшать?

САМООЦЕНКА _________

1. Положите деревянный брусок с двумя грузами на поверхность стола и, перемещая его равномерно, определите силу трения.

Для определения силы трения скольжения необходимо прикрепить к бруску динамометр и тянуть его горизонтально вдоль поверхности стола. Согласно условию, брусок нужно перемещать равномерно, то есть с постоянной скоростью. В этом случае, согласно первому закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. В горизонтальном направлении на брусок действуют две силы: сила тяги $F_{тяги}$, которую показывает динамометр, и сила трения скольжения $F_{тр}$, направленная в противоположную сторону. При равномерном движении эти силы уравновешивают друг друга, то есть их модули равны.

$F_{тяги} = F_{тр}$

Таким образом, для определения силы трения нужно измерить силу тяги с помощью динамометра в тот момент, когда брусок движется равномерно.

$F_{тр}$ = (значение, измеренное динамометром при равномерном скольжении бруска)

Ответ: Сила трения скольжения определяется по показанию динамометра при равномерном перемещении бруска по поверхности. Она равна силе тяги, необходимой для поддержания этого движения.

2. Положите под брусок с двумя грузами две цилиндрические деревянные палочки (два карандаша) и попытайтесь равномерно перемещать брусок. Определите силу трения.

В этом эксперименте трение скольжения заменяется трением качения, так как брусок теперь будет катиться по цилиндрическим палочкам (карандашам), которые, в свою очередь, катятся по столу. Процедура измерения остается такой же: к бруску, установленному на карандашах, прикрепляем динамометр и тянем его горизонтально до тех пор, пока брусок не начнет двигаться равномерно. Значение, которое покажет динамометр, будет равно силе трения качения $F_{тр. кач}$.

$F_{тяги} = F_{тр. кач}$

$F_{тр. кач}$ = (значение, измеренное динамометром при равномерном качении бруска)

Ответ: Сила трения качения определяется по показанию динамометра при равномерном перемещении бруска, установленного на катки (карандаши). Она равна силе тяги, необходимой для поддержания этого равномерного качения.

Сделайте вывод (Сравните при равных нагрузках силу трения скольжения и силу трения качения.)

Сравнивая результаты двух измерений, мы обнаружим, что показание динамометра во втором опыте (с карандашами) будет значительно меньше, чем в первом опыте (скольжение по столу). Нагрузка, действующая на поверхность (вес бруска с двумя грузами), в обоих случаях была одинаковой. Это позволяет сделать фундаментальный вывод о соотношении сил трения скольжения и качения.

Сравнение результатов измерений покажет, что: $F_{тр. кач} \ll F_{тр}$ (сила трения качения много меньше силы трения скольжения).

Ответ: При равных нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения. Именно поэтому для перемещения тяжелых грузов используют колеса, ролики и подшипники, заменяя трение скольжения на трение качения.

Где в повседневной жизни приходится увеличивать трение, а где уменьшать?

Трение является неотъемлемой частью многих явлений и технологий. В зависимости от цели его нужно либо увеличивать, либо уменьшать.

Примеры, где трение необходимо увеличивать:
- Тормозные системы: в автомобилях, велосипедах, поездах используются тормозные колодки, которые прижимаются к дискам или барабанам, создавая большую силу трения для остановки.
- Сцепление с поверхностью: рифленая подошва обуви и рисунок протектора на шинах автомобилей увеличивают трение, предотвращая скольжение.
- Передача движения: ременные передачи работают за счет трения между ремнем и шкивами.
- Удержание предметов: мы можем держать предметы в руках благодаря силе трения покоя. Гимнасты используют магнезию для увеличения трения между ладонями и снарядом.

Примеры, где трение необходимо уменьшать:
- Движущиеся части механизмов: в двигателях, редукторах и других машинах используют смазочные материалы (масла) для уменьшения трения, что снижает износ деталей и потери энергии.
- Подшипники: шариковые и роликовые подшипники заменяют трение скольжения на значительно меньшее трение качения, что широко используется в колесах транспорта, вращающихся валах и т.д.
- Водный и зимний спорт: корпус лодок делают гладким, а лыжи и сноуборды покрывают специальным воском для уменьшения трения о воду или снег и достижения большей скорости.
- Перемещение тяжестей: тяжелые предметы легче перемещать, подложив под них катки (ролики), как это было показано в лабораторной работе.

Ответ: Трение увеличивают там, где необходимо обеспечить сцепление, торможение или фиксацию (например, шины, тормоза, подошвы обуви). Трение уменьшают для облегчения движения, снижения износа и экономии энергии (например, смазка в двигателях, использование подшипников, полировка поверхностей).