Номер 41, страница 125, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 15. Силы трения - номер 41, страница 125.

Условие.

41. С помощью самодельного динамометра измерьте силу трения качения при перемещении игрушечного автомобиля по полу под действием горизонтальной силы. Затем заклинте колёса автомобиля (придумайте сами, как это сделать) и измерьте силу трения скольжения для того же автомобиля. Сравните значения силы трения качения и силы трения скольжения. Какой вывод можно сделать из этого сравнения?

Решение.

Для выполнения данного задания необходимо провести эксперимент, состоящий из нескольких этапов.

С помощью самодельного динамометра измерьте силу трения качения при перемещении игрушечного автомобиля по полу под действием горизонтальной силы.

Для измерения силы трения качения необходимо прикрепить динамометр к игрушечному автомобилю и тянуть его горизонтально вдоль ровной поверхности (пола) с постоянной, небольшой скоростью. Согласно первому закону Ньютона, при равномерном прямолинейном движении равнодействующая всех сил равна нулю. Это означает, что сила тяги $F_{тяги}$, которую показывает динамометр, по модулю равна силе трения качения $F_{тр.кач}$.

Пример измерения: предположим, динамометр показал значение $0.2$ Н.

Ответ: Сила трения качения, измеренная с помощью динамометра, составила $F_{тр.кач} \approx 0.2$ Н (значение является примерным и зависит от конкретного автомобиля и поверхности).

Затем заклиньте колёса автомобиля (придумайте сами, как это сделать) и измерьте силу трения скольжения для того же автомобиля.

Чтобы заклинить колёса, можно использовать различные способы: обмотать их клейкой лентой, вставить между колесом и корпусом кусочек картона или зубочистку, либо зафиксировать их пластилином. Важно, чтобы колёса перестали вращаться и начали скользить по поверхности. После этого следует повторить эксперимент: тянуть автомобиль с заблокированными колёсами с помощью динамометра равномерно и прямолинейно. Показание динамометра в этом случае будет равно силе трения скольжения $F_{тр.скольж}$.

Пример измерения: предположим, динамометр показал значение $1.0$ Н.

Ответ: Сила трения скольжения, измеренная после блокировки колёс, составила $F_{тр.скольж} \approx 1.0$ Н (значение является примерным).

Сравните значения силы трения качения и силы трения скольжения.

Сравнивая результаты двух измерений, мы видим, что значение силы трения скольжения ($1.0$ Н) заметно превышает значение силы трения качения ($0.2$ Н). Разница может составлять несколько раз.

Ответ: При сравнении полученных значений ($1.0$ Н и $0.2$ Н) оказывается, что сила трения скольжения значительно больше силы трения качения: $F_{тр.скольж} > F_{тр.кач}$.

Какой вывод можно сделать из этого сравнения?

На основе проведенного сравнения можно заключить, что замена трения скольжения трением качения позволяет существенно уменьшить силу сопротивления движению. Это явление лежит в основе использования колёс, роликов и шарикоподшипников в технике и быту. Они позволяют перемещать тяжёлые предметы, прикладывая значительно меньшие усилия, чем если бы эти предметы просто тащили по поверхности.

Ответ: Вывод заключается в том, что сила трения качения при прочих равных условиях (масса тела, тип поверхности) во много раз меньше силы трения скольжения. Использование колёс является эффективным способом уменьшения трения.