Номер 5, страница 114 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Проекты и исследования. Итоги главы 2. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 5, страница 114.

Условие.

5. «Трение в жизни человека» (возможная форма: презентация, ролевая игра, викторина).

Решение.

Решение 2.

Что такое трение?

Трение — это сила, возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному движению. Эта сила всегда направлена в сторону, противоположную движению или возможному движению тела. Трение играет фундаментальную роль во всех аспектах нашей жизни и в работе механизмов.

Сила трения зависит от нескольких факторов:

• От материалов, из которых сделаны соприкасающиеся поверхности.
• От силы, с которой поверхности прижимаются друг к другу (силы нормальной реакции).
• От состояния поверхностей (гладкие, шероховатые).

Основная формула для силы трения скольжения выглядит так: $F_{тр} = \mu N$, где:

• $F_{тр}$ — сила трения.
• $\mu$ (мю) — коэффициент трения, который зависит от материалов и качества обработки поверхностей.
• $N$ — сила нормальной реакции, то есть сила, с которой поверхности давят друг на друга перпендикулярно плоскости соприкосновения.

Различают несколько видов трения:

• Трение покоя: Возникает между неподвижными телами. Именно эта сила не дает сдвинуться с места тяжелому шкафу, когда мы его толкаем со слабой силой. Сила трения покоя может изменяться от нуля до некоторого максимального значения.
• Трение скольжения: Возникает при скольжении одного тела по поверхности другого. Например, при катании на санках с горки. Эта сила обычно меньше максимальной силы трения покоя.
• Трение качения: Возникает, когда одно тело катится по поверхности другого (например, колесо автомобиля по дороге). Трение качения при прочих равных условиях значительно меньше трения скольжения.

Ответ: Трение — это сила взаимодействия между соприкасающимися телами, препятствующая их относительному движению. Различают трение покоя, скольжения и качения. Величина силы трения скольжения определяется по формуле $F_{тр} = \mu N$.

Полезное трение в жизни человека

Без трения наша жизнь была бы невозможна. Многие повседневные действия и технологические процессы основаны на использовании силы трения.

Примеры полезного трения:

• Ходьба и движение: Сила трения покоя между подошвой нашей обуви и поверхностью земли позволяет нам отталкиваться и двигаться вперед. Без трения мы бы просто скользили на месте, как на идеально гладком льду. То же самое касается и колес транспорта: трение между шинами и дорогой обеспечивает сцепление, необходимое для разгона, поворотов и торможения.
• Удержание предметов: Сила трения позволяет нам держать в руках различные предметы: ручку, чашку, телефон. Без нее они бы выскальзывали из пальцев.
• Работа механизмов: Тормоза в любом виде транспорта (автомобиль, велосипед, поезд) работают за счет силы трения между тормозными колодками и диском/барабаном. Ременные передачи в двигателях также используют трение для передачи вращения.
• Зажигание спичек и письмо: Мы зажигаем спичку, чиркая ею о коробок — трение повышает температуру до воспламенения. Когда мы пишем карандашом, частички графита остаются на бумаге благодаря трению.
• Крепеж: Гвозди, шурупы и винты держатся в материале благодаря силе трения. Узлы на веревках также держатся за счет трения.

Ответ: Полезное трение позволяет нам ходить, держать предметы, обеспечивает работу тормозов и многих механизмов, позволяет завязывать узлы, писать и многое другое, являясь неотъемлемой частью повседневной жизни.

Вредное трение и борьба с ним

Несмотря на свою пользу, во многих случаях трение является вредным явлением, с которым приходится бороться.

Проявления вредного трения:

• Износ деталей: Трение является основной причиной износа и разрушения трущихся поверхностей в машинах и механизмах. Изнашиваются шины автомобилей, подошвы обуви, детали двигателей. Это приводит к необходимости регулярной замены деталей и ремонту.
• Потеря энергии: Для преодоления силы трения необходимо затрачивать дополнительную энергию. Например, значительная часть энергии, вырабатываемой двигателем автомобиля, тратится на преодоление трения в его движущихся частях и трения качения колес. Это снижает КПД (коэффициент полезного действия) механизмов.
• Нагрев: При трении механическая энергия переходит в тепловую. Иногда это полезно (как при разжигании огня), но чаще всего нагрев движущихся частей механизмов является вредным. Перегрев может привести к деформации или даже плавлению деталей.

Способы уменьшения трения:

• Смазка: Введение смазочного материала (например, масла) между трущимися поверхностями. Слой смазки разделяет поверхности, и трение скольжения твердых тел заменяется на значительно меньшее трение в слоях жидкости.
• Шлифовка и полировка: Уменьшение шероховатости соприкасающихся поверхностей снижает коэффициент трения.
• Замена трения скольжения трением качения: Использование шариковых и роликовых подшипников в осях вращения позволяет значительно уменьшить потери на трение.
• Использование материалов с низким коэффициентом трения: Например, применение полимеров, таких как тефлон, для создания антипригарных покрытий на сковородках.
• Придание телам обтекаемой формы: Для уменьшения трения о воздух или воду (сопротивления среды) телам придают специальную аэро- или гидродинамическую форму.

Ответ: Вредное трение приводит к износу деталей, потере энергии и нежелательному нагреву. Для борьбы с ним применяют смазку, полировку поверхностей, замену трения скольжения на трение качения с помощью подшипников и используют материалы с низким коэффициентом трения.

Идеи для викторины по теме «Трение»

Эта информация может быть использована для создания викторины. Вот несколько примеров вопросов:

1. Почему зимой дороги посыпают песком?

2. Какая сила позволяет вам держать книгу в руках?

3. Почему коньки так хорошо скользят по льду?

4. Почему метеориты сгорают в атмосфере Земли?

5. Какой вид трения возникает в колесе велосипеда, когда он катится по дороге? А когда вы нажимаете на тормоз?

6. Для чего в двигателях внутреннего сгорания используют моторное масло?

7. Если бы трение исчезло, что бы произошло с гвоздем, забитым в стену?

Ответ: Викторина может включать вопросы о видах трения, его роли в природе и технике, а также о способах его увеличения или уменьшения в различных ситуациях. Например, на вопрос "Почему зимой дороги посыпают песком?" правильный ответ: "Чтобы увеличить коэффициент трения между колесами/обувью и дорогой, тем самым увеличив силу трения и уменьшив скольжение".