Номер 24, страница 123, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 15. Силы трения - номер 24, страница 123.

Условие.

24. Предложите способы уменьшения и увеличения силы трения скольжения.

Решение.

Решение

Сила трения скольжения — это сила, возникающая между соприкасающимися поверхностями тел при их относительном движении. Она зависит от двух основных факторов, что отражено в формуле:

$F_{тр} = \mu N$

где $F_{тр}$ — сила трения скольжения, $\mu$ — коэффициент трения скольжения, который зависит от материалов и качества обработки (шероховатости) соприкасающихся поверхностей, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции опоры, то есть сила, с которой опора действует на тело перпендикулярно поверхности (на горизонтальной поверхности она часто равна силе тяжести $\text{mg}$).

Следовательно, для изменения силы трения необходимо изменять либо коэффициент трения $\mu$, либо силу нормальной реакции опоры $\text{N}$.

Способы уменьшения силы трения скольжения

Для уменьшения силы трения необходимо уменьшить коэффициент трения $\mu$ или силу нормальной реакции опоры $\text{N}$.

1. Смазка трущихся поверхностей. Введение между поверхностями слоя смазочного материала (например, масла, графита, воды) заменяет «сухое» трение на «жидкостное», которое обычно значительно меньше.

2. Шлифовка и полировка поверхностей. Уменьшение шероховатости поверхностей приводит к снижению коэффициента трения. Однако, стоит отметить, что чрезмерно гладкие поверхности могут сильно прилипать друг к другу за счет сил межмолекулярного взаимодействия, что, наоборот, увеличит трение.

3. Замена трения скольжения трением качения. Использование шариковых или роликовых подшипников позволяет значительно снизить потери на трение, так как сила трения качения при тех же условиях намного меньше силы трения скольжения.

4. Уменьшение силы нормальной реакции опоры. Уменьшить силу $\text{N}$ можно, например, уменьшив массу тела. Также можно приложить к телу внешнюю силу, направленную под углом вверх, вертикальная составляющая которой будет уменьшать давление тела на опору.

5. Использование воздушной подушки. Создание слоя сжатого воздуха между поверхностями практически полностью устраняет трение скольжения.

Ответ: Уменьшить силу трения скольжения можно путем введения смазки, шлифовки поверхностей, замены трения скольжения на трение качения, уменьшения прижимающей силы (силы нормальной реакции опоры) или создания воздушной подушки.

Способы увеличения силы трения скольжения

Для увеличения силы трения необходимо увеличить коэффициент трения $\mu$ или силу нормальной реакции опоры $\text{N}$.

1. Увеличение силы нормальной реакции опоры. Увеличение силы, прижимающей тело к поверхности, прямо пропорционально увеличивает силу трения. Это достигается увеличением массы тела (например, размещение мешков с песком в багажнике автомобиля для лучшего сцепления с дорогой зимой) или применением внешней прижимающей силы (например, антикрылья на гоночных автомобилях).

2. Увеличение шероховатости поверхностей. Создание более грубых поверхностей увеличивает коэффициент трения. Примеры: посыпка дорог песком в гололед, нанесение насечек на рабочие поверхности инструментов.

3. Использование материалов с высоким коэффициентом трения. Подбор материалов, имеющих высокое значение $\mu$. Например, использование резины для автомобильных шин и обувных подошв, а также специальных фрикционных материалов для тормозных колодок.

4. Очистка поверхностей. Удаление с поверхностей любых смазочных материалов (масла, воды, грязи) для обеспечения максимального контакта и увеличения трения.

Ответ: Увеличить силу трения скольжения можно путем увеличения прижимающей силы (силы нормальной реакции опоры), увеличения шероховатости поверхностей, использования материалов с высоким коэффициентом трения или очистки поверхностей от смазочных веществ.