Nazwa szkoły: Gimnazjum im. Noblistów Polskich w Kleczewie ID grupy: 98/54_MF_G1 Kompetencja: zfmip Temat projektowy: Siły oporu Semestr/rok szkolny: III sem./ 2010/2011

Rozwiązujemy Testy

Co to jest tarcie? Tarcie jest zjawiskiem, które występuje na powierzchniach styku ciał materialnych. Działanie siły tarcia obserwujemy wtedy, gdy próbujemy przesunąć względem siebie stykające się ciała.

Siła tarcia Wartość siły tarcia dynamicznego zależy od wartości siły nacisku (jednego ciała na drugie), którą możemy oznaczyć jako N. Zależność ta jest wprost proporcjonalna, a współczynnikiem proporcjonalności jest współczynnik tarcia w ruchu μk(v). Nie jest on stałą, lecz jest zależny od prędkości względnej trących ciał, dlatego tarcie dynamiczne również zmienia się z prędkością. Oto wzór: T = μk(v)N T - wartość siły tarcia dynamicznego μk(v) - współczynnik tarcia w ruchu jako funkcja prędkości N - wartość siły nacisku.

Od czego nie zależy tarcie? Siła ta nie zależy od pola powierzchni zetknięcia się ciał; zależy jednak od materiału, z jakiego są one wykonane i od stanu ich powierzchni. Po prostu, każde ciało ma na sobie drobne chropowatości, które podczas kontaktu trą o siebie i utrudniają ruch. Siła tarcia jest niezachowawcza, co oznacza, że praca wykonana przez nią lub przeciwko niej, pomiędzy dwoma ustalonymi punktami, zależy od drogi, jaką obierzemy.

Istnieje ciekawa metoda wyznaczania μs za pomocą równi pochyłych Istnieje ciekawa metoda wyznaczania μs za pomocą równi pochyłych. Umieszczamy ciało na równiach o różnych kątach nachylenia α i wybieramy równię o maksymalnym kącie αm, dla którego ciało się jeszcze nie zsuwa. Na ciało umieszczone na równi działa siła grawitacji Fg, która rozkłada się na siłę zsuwającą Fz i na siłę nacisku Fn = N.

Tarcie suwne W tarciu suwnym czyli ślizgowym, współczynnik tarcia jest równy stosunkowi siły tarcia T do sił nacisku Fn ciała na podłoże (drugie ciało). Współczynnik tarcia suwnego jest wielkością bezwymiarową.

Tarcie toczne Tarcie toczne (nazywane również oporem toczenia) -  opór ruchu występujący przy toczeniu jednego ciała po drugim. Występuje np. pomiędzy elementami łożyska tocznego, między oponą a nawierzchnią drogi. Zwykle tarcie toczne jest znacznie mniejsze od tarcia ślizgowego występującego między ciałami stałymi, dlatego toczenie jest częstym rodzajem ruchu w technice.

Podział tarcia ze względu na lokalizację Tarcie ze względu na lokalizację można podzielić na dwie zasadnicze grupy: a) zewnętrzne (powstające przy powierzchniowym styku ciał), b) wewnętrzne (powstające wewnątrz jednego ciała, w którym przemieszczają się względem siebie atomy, grupy atomów, cząstki chemiczne itp.)

Podział tarcia ze względu na ruch Tarcie ze względu na ruch można podzielić na: a) kinetyczne, b) statyczne. Tarcie kinetyczne ze względów na rodzaj ruchu można podzielić na: - ślizgowe, - wiertne, - toczne.

Współczynnik tarcia Współczynnik tarcia jest to liczba, która wskazuje, ile razy mniejsza lub większa jest siła potrzebna do przesunięcia trących się powierzchni względem siebie od siły, jaka tę powierzchnie przyciska.

Opór ośrodka Tarcie występuje nie tylko w przypadku ciał stałych, ale także w cieczach i gazach. W tym ostatnim przypadku zwane jest oporem ośrodka. Wartość siły oporu ośrodka zależy od kształtu i wielkości powierzchni poruszającego się ciała. Opór ośrodka zależy również od prędkości tego ciała. Im szybciej jedziesz na rowerze, tym czujesz większy opór powietrza. Im szybciej idziesz zanurzony w wodzie, tym woda stawia większy opór. Działanie oporu ośrodka może spowodować: • spowolnienie ruchu ciała • wzrost temperatury powierzchni• ścieranie powierzchni.

Opór powietrza Kulka metalowa i papierowa spadają na podłogę prawie jednocześnie. Kartka papieru uformowane w kulkę spada szybciej niż rozpostarta. Porównując spadanie kartek o różnych powierzchniach, stwierdzamy, że kartka o większej powierzchni spada wolniej, bardzo wolno spadają też ptasie pióra i liście. Różnica w czasie spadania tych ciał wynika z oporów powietrza.

W promach kosmicznych, aby skrócić drogę hamowania, wykorzystuje się spadochrony zaczepione z tyłu pojazdu.

Zastosowanie tarcia w życiu codziennym • Tarciu zawdzięczamy możliwość chodzenia, pisania, przytrzymywania w ręku różnych przedmiotów. • Tarcie występuje między jezdnią, a kołem. • Tarcie stosujemy w wypadku nagłego hamownia.

Sposoby zwiększania siły tarcia - posypywanie piaskiem oblodzonej jezdni, zakładanie „raków” na buty, - malowanie różnych powierzchni specjalnymi farbami, które powodują zwiększenie jej chropowatości, - zwiększenie siły nacisku, np. zwiększenie masy ciała.

Sposoby przeciwdziałania tarcia - Wygładzanie trących się powierzchni, smarowanie części (łańcuch, zębatki) roweru smarem, - oliwienie zawiasów, malowanie lakierami powierzchni itp. - stosowanie oleju w silnikach spalinowych.

Omawiamy doświadczenia

BADANIE RUCHU SPADOCHRONU O RÓŻNYCH KSZTAŁTACH. Układ eksperymentalny: spadochron, kamera i laptop. Opis: Robimy trzy spadochrony, każdy o innej powierzchni, następnie spuszczamy z takiej samej wysokości. Wnioski: Ciało spada szybciej, gdy ma mniejszą powierzchnię. Jest mniejszy opór powietrza.

Badanie ruchu spadochronu o różnych kształtach (filmik)

Badanie siły tarcia Układ eksperymentalny: Detektor ruchu, klocki o różnych powierzchniach (drewno, metal, papier ścierny) Opis: Ustawiamy detektor ruchu, siłomierz do klocka przyczepiamy żyłkę i ciągniemy klocek. Wnioski: Siła tarcia jest większa w momencie ruszania. Świadczy to o tym, że istnieją dwa rodzaje tarcia (statyczne i dynamiczne).

Klocek z powierzchnią drewnianą Wykres zależności drogi od czasu. Wykres zależności siły od czasu.

Klocek o powierzchni metalowej Wykres zależności drogi od czasu. Wykres zależności siły od czasu.

Analizując otrzymane wyniki w formie wykresów doszliśmy do następujących wniosków: Tarcie jest większe w momencie gdy chcemy wprowadzić ciało w ruch, - Tarcie zależy od rodzaju stykąjących się powierzchni jest większe dla klocka z powierzchnią drewnianą

Zadania związane z siłami oporu

Zadanie 1. Spróbuj zaprojektować taki kształt samochodu, aby siła oporu powietrza podczas jazdy tym samochodem była jak najmniejsza. Bardzo mały opór powietrza. Małe zużycie paliwa Duży opór powietrza Duże zużycie paliwa.

Zadanie 2. Drewniany klocek ciągnięty po stole za pomocą siłomierza stała siła 2N porusza się ruchem jednostajnie przyśpieszonym z przyśpieszeniem 1m/s2. Masa klocka wynosi 1,5 kg. Oblicz siłę tarcia klocka o powierzchni stołu.

Dane: Szukane: Wzory: F= 2N F= Dane: Szukane: Wzory: F= 2N F= ? F= m ∙ a a= 1m/s2 m= 1,5 kg Obliczenia: F= 1,5kg ∙ 1m/s2 = 1,5N FT= 2N – 1,5N = 0,5N Odpowiedź: Siła tarcia klocka wynosi 0,5N.

Zadanie 3. W jaki sposób zwiększamy zimą siłę tarcia, aby uniknąć przykrych wypadków? Odpowiedź: Zwiększa się chropowatość podłoża (posypując powierzchnie piaskiem), opony zimowe mają więcej lamelek (nacięć).

Zadanie 4. Dlaczego podczas jazdy rowerem , szczególnie gdy jest wiatr lub przy dużej prędkości, pochylasz się do przodu? Odpowiedź: Jadąc rowerem podczas silnego wiatru pochylamy się do przodu, żeby zwiększyć aerodynamikę naszego ciała. W ten sposób zmniejszamy opór powietrza.

Zadanie 5. Przesuwając się po podłodze szafę ruchem jednostajnym prostoliniowym, przesunięto ją na odległość 3 m, wykonując prace 900 J. Jaka była średnia siła tarcia szafy o podłogę?

Dane : Szukane: Wzór: S=3m F= Dane : Szukane: Wzór: S=3m F=? W = F ∙ S W=900J F = W / S Obliczenia: F = 900J/ 3m = 300N Odpowiedź: Siła tarcia wynosiła 300N.

Zadanie 6. Spadochroniarz o masie 80kg po wyskoczeniu z samolotu leci ze stałą prędkością 250km/h, po rozwinięciu się spadochronu leciał również ze stałą prędkością równą 10km/h. Jakie są siły oporu powietrza w obu tych wypadkach? Zaniedbaj siłę oporu.

Fo1 = Fg = Fo2 Fg = m × g = 80kg × 10m/s2 = 800N

źródła -www.wikipedia.pl -www.fizyka.edu.pl -Podręcznik „Spotkania z fizyką 2” -www.wikipedia.pl -www.fizyka.edu.pl -wiadomości i materiały z lekcji. -książka „egzamin gimnazjalny 2010 FIZYKA”