Тертя

Визначення коефіцієнта тертя на прикладі дерев'яного бруска

Якщо одне тіло рухається відносно іншого, між ними виникає тертя. Це тертя виявляється як сила тертя . За Кулоном сила тертя дорівнює добуткові сили нормального тиску на сталу , що залежить від обох тіл у парі тертя. Якщо добуток цих двох величин більший за силу тертя спокою , тіло зрушити не вдається:

Щойно добуток стає принаймні рівним їй, тіла можна зрушити одне відносно одного (тертя ковзання - ):

Попередні знання

Принцип

Оскільки в цьому досліді йдеться про визначення сил тертя за допомогою динамометра, учні перед його виконанням мають пройти щонайменше дослід «P099880 - Вимірювання сили», щоб уже мати базове відчуття того, як виникають сили.

Коли учні тягнуть брусок тертя динамометром по стільниці, на динамометрі можна зчитати результівну силу тертя і за нею та силою нормального тиску визначити коефіцієнт тертя .

Примітка:

Особливо важливим для технічних застосувань є висновок, що тертя кочення значно менше за тертя ковзання.

Навчальна мета

Завдання

Учні мають експериментально опрацювати те, що залежно від навантаження на тіло діють різні сили тертя.

Під час цього досліду учні мають визначити тертя спокою і тертя ковзання. Додатково вони мають визначити тертя кочення. Для цього вони мають:

1. Дослідити силу на початку руху і під час руху на різних підкладках.
2. Виміряти силу при коченні.

Примітка:
Дослід із тертям кочення через малі сили потребує певної старанності, особливо при вимірюванні під час руху.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Гоночний автомобіль у дрифті

Тертя трапляється в нашому щоденному житті всюди - то як небажаний ефект (наприклад, під час руху поршнів у двигуні), то як необхідний (наприклад, під час пересування: і при ходьбі взуття треться об підлогу, і при їзді гумові шини особливо добре чіпляються за дорогу).

При цьому тертя залежить насамперед від матеріалу чи поверхні: під дощем або тим паче на слизькому не можна проходити повороти автомобілем із тією самою максимальною швидкістю, що й у суху погоду, - тому й існують різні типи шин.

У цьому досліді ти дізнаєшся, як вимірюють тертя, які його види бувають і від чого вони залежать.

Визнач сили тертя для різних видів тертя та різних пар тертя.

Коли тіло тягнуть по підкладці, виникають сили. Виміряй ці сили на початку руху (тертя спокою) і під час руху (тертя ковзання) на підкладках різної гладкості.

Наостанок виміряй сили при коченні (тертя кочення).

Дерев'яний брусок із приєднаним динамометром (1 Н)

Поклади брусок тертя дерев'яним боком на стільницю і причепи динамометр 1 Н до гачка на бруску.

Дослід із дерев'яним боком на стільниці та динамометром 1 Н

Дослід із гумованим боком на стільниці та динамометром 2 Н

• Поклади брусок тертя дерев'яним боком на стільницю і причепи динамометр 1 Н до гачка на бруску.
• Виміряй силу , за якої брусок тертя саме починає рухатися, і запиши це значення в таблицю 1 у протоколі.
• Виміряй силу , за якої брусок рухається рівномірно, і запиши це значення також у таблицю 1.
• Переверни брусок тертя так, щоб на стільниці лежав його гумований бік, причепи динамометр 2 Н до гачка і виміряй знову сили і . Запиши й ці значення в таблицю 1.

• Тепер підклади під гумований бік бруска тертя два короткі штативні стрижні як котки, причепи динамометр 1 Н і спробуй виміряти силу на початку руху і під час руху.
• Тягнути треба обережно, бо шлях на котках недовгий. За потреби розмісти штативні стрижні у передній половині бруска.
• Внеси виміряні значення до таблиці 1 у протоколі.

Дослід із підкладкою та динамометром 2 Н

• Тепер підкладай по черзі під дерев'яний бік бруска тертя підкладку з паперу, дерева й наждачного паперу. Причепи динамометр 2 Н і щоразу виміряй силу при рівномірному русі.
• Внеси виміряні значення до таблиці 2 у протоколі.
• Переверни брусок тертя на гумований бік і повтори вимірювання на папері, дереві та наждачному папері. Внеси ці значення до таблиці 2. (За потреби підкладку доведеться закріпити на столі).