Исследуйте, страница 103 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Исследуйте

Измерьте силу трения скольжения деревянного бруска с грузами: а) по столу; б) по гладкой бумаге; в) по наждачной бумаге. Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно при помощи динамометра. Результаты измерений силы трения скольжения запишите в тетрадь. Ответьте на вопросы:

• Зависит ли сила трения скольжения от вида трущихся поверхностей? От шероховатости трущихся поверхностей?

• Какими способами можно увеличить и уменьшить силу трения скольжения?

Зависит ли сила трения скольжения от вида трущихся поверхностей? От шероховатости трущихся поверхностей?

В ходе описанного эксперимента измеряется сила тяги, необходимая для равномерного перемещения деревянного бруска с грузами по различным поверхностям. Согласно первому закону Ньютона, при равномерном прямолинейном движении равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. Это означает, что сила тяги, измеряемая динамометром, по модулю равна силе трения скольжения: $F_{тяги} = F_{тр. скольжения}$.

Эксперимент проводится на трёх разных поверхностях:

а) стол;

б) гладкая бумага;

в) наждачная бумага.

Поскольку масса бруска с грузами не меняется, сила нормальной реакции опоры $N$ остается постоянной во всех трёх случаях. Однако результаты измерений покажут, что показания динамометра будут различными. Наибольшая сила трения будет зафиксирована при движении по наждачной бумаге, так как она самая шероховатая. Наименьшая сила трения, скорее всего, будет при движении по гладкой бумаге. Сила трения при движении по столу займёт промежуточное значение. Таким образом, можно ожидать, что $F_{тр(в)} > F_{тр(а)} > F_{тр(б)}$.

Это доказывает, что сила трения скольжения напрямую зависит от рода материалов соприкасающихся поверхностей и степени их обработки (шероховатости). Чем более шероховатыми являются поверхности, тем больше сила трения между ними.

Ответ: Да, сила трения скольжения зависит как от вида (материала) трущихся поверхностей, так и от их шероховатости. Как правило, чем больше шероховатость поверхностей, тем больше сила трения.

Какими способами можно увеличить и уменьшить силу трения скольжения?

Сила трения скольжения определяется по формуле $F_{тр. скольжения} = \mu N$, где $\mu$ — коэффициент трения скольжения, зависящий от материалов и состояния трущихся поверхностей, а $N$ — сила нормальной реакции опоры (которая на горизонтальной поверхности равна силе тяжести $mg$, действующей на тело).

Исходя из этой формулы, существуют два основных способа управления силой трения:

Способы увеличить силу трения скольжения:

1. Увеличить силу, прижимающую тело к поверхности (силу нормальной реакции опоры $N$). В описанном эксперименте это можно сделать, добавив на брусок дополнительные грузы. Чем больше масса, тем больше сила тяжести и, соответственно, сила нормальной реакции опоры, а значит и сила трения.

2. Увеличить коэффициент трения $\mu$. Этого можно достичь, сделав соприкасающиеся поверхности более шероховатыми. Например, заменить гладкую поверхность на наждачную бумагу, или использовать материалы с изначально высоким коэффициентом трения (например, резина по асфальту).

Способы уменьшить силу трения скольжения:

1. Уменьшить силу нормальной реакции опоры $N$. Это достигается уменьшением массы тела, например, сняв грузы с бруска.

2. Уменьшить коэффициент трения $\mu$. Этого можно добиться несколькими путями:

- Сделать поверхности более гладкими (например, отшлифовать или отполировать их).

- Ввести между трущимися поверхностями смазку (например, масло, воду или графитовый порошок). Смазка создаёт тонкий слой, разделяющий поверхности, и сухое трение заменяется на значительно меньшее жидкостное (или вязкое) трение.

- Заменить трение скольжения трением качения, используя ролики, шарики или колёса. Коэффициент трения качения обычно на порядки меньше коэффициента трения скольжения.

Ответ: Чтобы увеличить силу трения, нужно увеличить прижимающую силу (например, массу тела) или увеличить шероховатость поверхностей. Чтобы уменьшить силу трения, нужно уменьшить прижимающую силу, отполировать поверхности, ввести смазку между ними или заменить трение скольжения трением качения.