Номер 3, страница 79 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

3. По какой формуле можно рассчитать силу трения скольжения?

1. Приведите примеры разных видов трения.

Существует несколько основных видов трения, каждый из которых проявляется в различных ситуациях:

Трение покоя — это сила, которая препятствует началу движения одного тела по поверхности другого. Она возникает, когда к телу приложена внешняя сила, но оно остается неподвижным.

Примеры: тяжелый шкаф, стоящий на полу, который не сдвигается с места при слабом толчке; книга, лежащая на наклонной доске и не соскальзывающая вниз.

Трение скольжения — это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого. Она всегда направлена против скорости движения.

Примеры: санки, скользящие с горы; торможение автомобиля с заблокированными колесами (юз); трение, возникающее при письме мелом по доске.

Трение качения — это вид трения, который возникает, когда одно тело (например, колесо или шар) катится по поверхности другого. Эта сила обычно значительно меньше силы трения скольжения.

Примеры: движение колеса автомобиля по дороге; качение шарикоподшипника; движение шара для боулинга по дорожке.

Вязкое трение (или сопротивление среды) — это сила, возникающая при движении твердого тела в жидкости или газе. Она зависит от скорости тела, его формы и свойств среды.

Примеры: сопротивление воздуха, действующее на летящий самолет или падающий парашют; сопротивление воды, действующее на пловца или корпус корабля.

Ответ: Основные виды трения: трение покоя (шкаф на полу), трение скольжения (санки с горы), трение качения (колесо автомобиля) и вязкое трение (сопротивление воздуха).

2. От чего зависит сила трения покоя?

Сила трения покоя $F_{тр.п.}$ не является постоянной величиной. Она равна по модулю и противоположна по направлению внешней силе $F_{внешн.}$, которая пытается сдвинуть тело, но еще недостаточна для начала движения. Таким образом, пока тело покоится, $F_{тр.п.} = F_{внешн.}$.

Однако сила трения покоя не может увеличиваться бесконечно. Она имеет максимальное значение $F_{тр.п. \ макс}$, после превышения которого тело начинает двигаться. Это максимальное значение зависит от двух основных факторов:

1. Силы нормальной реакции опоры $N$ — силы, с которой опора действует на тело перпендикулярно поверхности. На горизонтальной поверхности эта сила равна силе тяжести $mg$. Чем сильнее тело прижато к поверхности, тем больше максимальная сила трения покоя.

2. Коэффициента трения покоя $\mu_п$ — безразмерной величины, которая зависит от материалов соприкасающихся поверхностей и качества их обработки (шероховатости).

Таким образом, максимальная сила трения покоя рассчитывается по формуле: $F_{тр.п. \ макс} = \mu_п \cdot N$.

Ответ: Сила трения покоя равна внешней силе, пытающейся сдвинуть тело, и зависит от неё. Её максимальное значение зависит от коэффициента трения покоя (т.е. от материалов и шероховатости поверхностей) и от силы нормальной реакции опоры (т.е. от того, насколько сильно тело прижато к поверхности).

3. По какой формуле можно рассчитать силу трения скольжения?

Силу трения скольжения можно рассчитать по следующей формуле:

$F_{тр.ск.} = \mu \cdot N$

где:

• $F_{тр.ск.}$ — сила трения скольжения, измеряемая в Ньютонах (Н).

• $\mu$ (мю) — коэффициент трения скольжения. Это безразмерная величина, которая зависит от рода и состояния соприкасающихся поверхностей (например, "дерево по дереву", "сталь по льду").

• $N$ — сила нормальной реакции опоры. Это сила, с которой опора действует на тело перпендикулярно поверхности соприкосновения. Для тела массой $m$, находящегося на горизонтальной поверхности, сила нормальной реакции опоры равна силе тяжести: $N = mg$, где $g$ — ускорение свободного падения (приблизительно $9.8 \ м/с^2$).

Ответ: Силу трения скольжения можно рассчитать по формуле $F_{тр.ск.} = \mu \cdot N$, где $\mu$ — коэффициент трения скольжения, а $N$ — сила нормальной реакции опоры.

4. Как можно уменьшить силу трения? Приведите примеры.

Уменьшение силы трения имеет огромное значение в технике и быту. Существует несколько основных способов:

1. Введение смазки. Между трущимися поверхностями вводят слой смазочного материала (жидкого, как масло, или твердого, как графит). Смазка заполняет неровности и разделяет поверхности, в результате чего трение между твердыми телами заменяется на значительно меньшее трение в слое смазки.

Пример: смазывание маслом деталей двигателя в автомобиле, петель двери или цепи велосипеда.

2. Шлифовка и полировка поверхностей. Уменьшение шероховатости поверхностей снижает силу трения, так как уменьшается количество неровностей, которые цепляются друг за друга.

Пример: полировка лезвий коньков для лучшего скольжения по льду; шлифовка внутренних поверхностей цилиндров двигателя.

3. Замена трения скольжения трением качения. Поскольку трение качения значительно меньше трения скольжения, использование колес, роликов и подшипников является очень эффективным методом.

Пример: использование шариковых или роликовых подшипников во вращающихся механизмах (колеса автомобиля, скейтборда); перемещение тяжелой мебели на тележке с колесами.

4. Создание воздушной или магнитной подушки. Этот способ позволяет практически полностью устранить трение, так как тела не соприкасаются друг с другом.

Пример: суда на воздушной подушке, которые парят над водой или землей; поезда на магнитной подушке (маглев), которые левитируют над рельсами.

5. Уменьшение силы нормальной реакции опоры. Так как сила трения прямо пропорциональна силе, прижимающей тело к поверхности ($N$), уменьшение этой силы приведет к уменьшению трения.

Пример: облегчение конструкции транспортных средств для экономии топлива; придание самолету подъемной силы с помощью крыльев, что уменьшает нагрузку на шасси при разбеге.

Ответ: Уменьшить трение можно с помощью смазки (масло в двигателе), полировки поверхностей (лезвия коньков), замены трения скольжения трением качения (шарикоподшипники), а также используя воздушную подушку (судно на воздушной подушке).