Номер 6, страница 101 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 6. Силы в механике. Параграф 23. Сила трения - номер 6, страница 101.

Условие.

6. Как можно уменьшить силу трения?

Решение.

Силу трения можно уменьшить несколькими способами, которые основаны на изменении факторов, от которых она зависит. Величина силы трения скольжения в простейшем случае описывается формулой $F_{тр} = \mu \cdot N$, где $\mu$ — коэффициент трения, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции (сила, с которой поверхности прижаты друг к другу).

1. Уменьшение коэффициента трения $\mu$

Один из самых распространённых способов — это уменьшение коэффициента трения между соприкасающимися поверхностями. Этого можно достичь несколькими путями.
Во-первых, шлифовка и полировка поверхностей. Уменьшение шероховатости снижает силу трения, так как неровности меньше цепляются друг за друга. Однако при слишком сильной полировке могут начать действовать силы межмолекулярного притяжения, которые увеличат трение.
Во-вторых, использование смазочных материалов. Введение между трущимися поверхностями слоя смазки (жидкой, как масло, или твёрдой, как графит) заменяет сухое трение на значительно меньшее жидкостное трение.

Ответ: Силу трения можно уменьшить, снизив коэффициент трения путём полировки поверхностей или нанесения между ними смазки.

2. Замена трения скольжения трением качения

Трение качения, возникающее при перекатывании одного тела по поверхности другого, как правило, во много раз меньше трения скольжения. Поэтому для уменьшения трения широко применяют замену одного вида трения на другой. Для этого используют колёса, ролики и шариковые/роликовые подшипники. Например, тяжёлый шкаф гораздо легче передвигать на колёсиках, чем тащить по полу, а валы в механизмах вращаются в подшипниках, что многократно снижает потери энергии на трение.

Ответ: Эффективный способ уменьшения трения — замена скольжения на качение с помощью колёс, роликов и подшипников.

3. Уменьшение силы нормальной реакции $\text{N}$

Поскольку сила трения прямо пропорциональна силе, прижимающей поверхности друг к другу ($\text{N}$), её уменьшение приведёт к ослаблению трения. На горизонтальной поверхности эта сила равна весу тела $P=mg$. Соответственно, можно уменьшить массу тела, чтобы снизить его вес и силу трения. Также можно приложить к телу дополнительную силу, направленную вверх. Её вертикальная составляющая будет «помогать» опоре, уменьшая силу нормальной реакции и, как следствие, силу трения.

Ответ: Уменьшить силу трения можно, уменьшив силу прижатия поверхностей друг к другу, например, за счёт снижения массы объекта.

4. Создание воздушной или магнитной подушки

Этот метод позволяет практически полностью устранить трение скольжения, физически разделив поверхности. При создании воздушной подушки под объектом нагнетается воздух, который приподнимает его над поверхностью (принцип судна на воздушной подушке). При магнитной левитации мощные электромагниты создают отталкивающее поле, которое удерживает объект (например, поезд) в воздухе без какого-либо контакта с рельсами. В обоих случаях остаётся лишь значительно меньшее сопротивление воздуха.

Ответ: Кардинально уменьшить трение можно, изолировав поверхности друг от друга с помощью воздушной или магнитной подушки.