Сила трения. Сила упругости

Содержание

Слайд 2

Деформация - это изменение формы или размеров тела, в результате воздействия на

Деформация - это изменение формы или размеров тела, в результате воздействия на
него другого тела.
Сила упругости – сила, возникающая при деформации любых тел, а также при сжатии жидкостей и газов. Она противодействует изменению формы тел.

Слайд 3

Рассмотрим несколько видов деформаций:
сжатие,
растяжение,
изгиб,
сдвиг,
кручение.

Рассмотрим несколько видов деформаций: сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг, кручение.

Слайд 4

При деформации растяжения межмолекулярные расстояния увеличиваются. Такую деформацию испытывают струны в музыкальных

При деформации растяжения межмолекулярные расстояния увеличиваются. Такую деформацию испытывают струны в музыкальных
инструментах, различные нити, тросы, буксирные тросы.
При деформации сжатия межмолекулярные расстояния уменьшаются. Под такой деформацией находятся стены, фундаменты сооружений и зданий.
При деформации изгиба происходят неординарные изменения, одни межмолекулярные слои увеличиваются, а другие уменьшаются. Такие деформации испытывают перекрытия в зданиях и мостах.
При кручении – происходят повороты одних молекулярных слоёв относительно других. Эту деформацию испытывают: валы, витки цилиндрических пружин, столярный бур, свёрла по металлу, валы при бурении нефтяных скважин. Деформация среза тоже является разновидностью деформации сдвига.

Слайд 5

Первое научное исследование упругого растяжения и сжатия вещества провёл английский учёный Роберт

Первое научное исследование упругого растяжения и сжатия вещества провёл английский учёный Роберт
Гук.
Закон Гука: при малых деформациях растяжения или сжатия тела абсолютное удлинение тела прямо пропорционально деформирующей силе.
F упр = k ·Δℓ = k · Iℓ−ℓ0I закон Гука.
k− коэффициент пропорциональности, жёсткость тела.
ℓ0 - начальная длина.
ℓ - конечная длина после деформации.
Δℓ = I ℓ−ℓ₀ I- абсолютное удлинение пружины.
- единица измерения жёсткости в системе СИ.

Слайд 6

Закон Гука можно записать для проекции силы упругости на выбранную координатную ось

Закон Гука можно записать для проекции силы упругости на выбранную координатную ось
в виде:
F упр x = − kx - закона Гука.
k – коэффициент пропорциональности, жёсткость тела.
x = Δℓ = ℓ−ℓ0 удлинение тела (пружины, резины, шнура, нити….)
Fупр x = − kx
Закон Гука хорошо выполняется при только при малых деформациях. При больших деформациях изменение длины перестаёт быть прямо пропорциональным приложенной силе

Слайд 7

Задача 1

По результатам исследования построен график зависимости модуля силы упругости пружины от

Задача 1 По результатам исследования построен график зависимости модуля силы упругости пружины
её деформации. Чему равна жёсткость пружины? Каким будет удлинение этой пружины при подвешивании груза массой 2кг?

Слайд 8

Решение: По графику идёт линейная зависимость модуля силы упругости и удлинение пружины.

Решение: По графику идёт линейная зависимость модуля силы упругости и удлинение пружины.
Зависимость физических величин по Закону Гука:
F упр x = − kx (1)
Fупр = k·Δℓ = k · Iℓ−ℓ0I (2)
Из формулы (1) выражаем:
Зная что Fт = mg = 20 Н, Fт = Fупр= k·Δℓ следовательно
Ответ: жёсткость пружины равна 200 Н/м, удлинение пружины равно 0,1м.

Слайд 9

Задача 2

К системе из кубика массой 1 кг и двух пружин приложена

Задача 2 К системе из кубика массой 1 кг и двух пружин
постоянная горизонтальная сила. Система покоится. Между кубиком и опорой трения нет. Левый край первой пружины прикреплён к стенке. Удлинение первой пружины 0,05 м. Жёсткость первой пружины равна 200 Н/м. Удлинение второй пружины 0,25 м.
1. Чему равна приложенная к системе сила?
2. Чему равна жёсткость второй пружины?
3. Во сколько раз жёсткость второй пружины меньше чем первой?

Слайд 10

Решение:

1. По условию задачи система находится в покое. Зная жёсткость и удлинение

Решение: 1. По условию задачи система находится в покое. Зная жёсткость и
пружины найдём силу, которая уравновешивает приложенную постоянную горизонтальную силу.
F = F упр = k1·Δℓ1 = 200 Н/м·0,05 м = 10 Н
2. Жёсткость второй пружины:
3. k1/ k2 = 200/40 = 5
Ответ: F=10 Н; k2 = 40 Н/м; k1/k2 = 5.

Слайд 11

Трение – физическое явление, сопровождающее всякое движение на Земле.
Различают следующие виды

Трение – физическое явление, сопровождающее всякое движение на Земле. Различают следующие виды
трения:
сухое;
жидкое (вязкое).
Сухое трение бывает трех видов:
трение покоя;
трение скольжения;
трение качения.
Причины возникновения силы трения:
шероховатость поверхностей соприкасающихся тел.
взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.

Слайд 12

Сухое трение − трение, возникающее при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между

Сухое трение − трение, возникающее при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии
ними жидкой или газообразной прослойки. Силы сухого трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.
Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя.
Сухое трение, возникающее при относительном движении тел, называют трением скольжения.
Трение качения возникает, когда одно тело катится по поверхности другого тела.

Слайд 13

Закон, выражающий зависимость максимального значения модуля силы трения покоя от модуля силы нормальной

Закон, выражающий зависимость максимального значения модуля силы трения покоя от модуля силы
реакции опоры впервые экспериментально установил французский военный инженер и учёный-физик Шарль Огюстен де Кулон. Согласно этому закону, максимальное значение модуля силы трения покоя прямо пропорционально модулю силы нормальной реакции опоры
Fтр.макс = µN,
где Fтр.макс - модуль максимальной силы трения покоя, µ- коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом трения покоя.
Коэффициент трения µ характеризует обе трущиеся поверхности и зависит не только от материала этих поверхностей, но и от качества их обработки. Коэффициент трения определяется экспериментально.

Слайд 14

Трение скольжения. Сила трения скольжения также направлена вдоль поверхности соприкосновения тел, но

Трение скольжения. Сила трения скольжения также направлена вдоль поверхности соприкосновения тел, но
в отличие от силы трения покоя, которая противоположна внешней силе, стремящейся сдвинуть тело, сила трения скольжения всегда направлена противоположно относительной скорости. Модуль силы трения скольжения, как и максимальной силы трения покоя, тоже пропорционален прижимающей силе, а значит, нормальной силе реакции опоры:

Слайд 15

Важно! Сила трения зависит от относительной скорости движения тел. В этом ее главное

Важно! Сила трения зависит от относительной скорости движения тел. В этом ее
отличие от сил тяготения и упругости, зависящих только от расстояний.
При движении твердого тела в жидкости или газе возникает силa жидкого (вязкого) трения. Сила жидкого трения значительно меньше силы сухого трения. Эта сила направлена против скорости тела относительно среды и тормозит движение.

Слайд 16

Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она появляется только при наличии

Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она появляется только при
относительного движения тела и окружающей среды. Сила трения покоя в жидкостях и газах полностью отсутствует.
Модуль силы сопротивления Fc зависит от размеров, формы и состояния поверхности тела, свойств среды (жидкости или газа), в которой тело движется, и, наконец, от относительной скорости движения тела и среды.

Слайд 17

При относительной скорости, равной нулю, сила сопротивления не действует на тело (Fc=0).

При относительной скорости, равной нулю, сила сопротивления не действует на тело (Fc=0).
С увеличением относительной скорости сила сопротивления сначала растет медленно, а затем все быстрее и быстрее. При малых скоростях движения силу сопротивления можно считать прямо пропорциональной скорости движения тела относительно среды:
Fc = k1v, (1)
где k1- коэффициент сопротивления, зависящий от формы, размеров, состояния поверхности тела и свойств среды - ее вязкости.
Вычислить коэффициент k1 теоретически для тел сколько-нибудь сложной формы не представляется возможным, его определяют опытным путем.

Слайд 18

При больших скоростях относительного движения сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости:
Fc = k2v2, (2)
где k2 - коэффициент

При больших скоростях относительного движения сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости: Fc =
сопротивления, отличный от k1.
Только опытным путём можно определить, какая из формул - (1) или (2) - подходит для использования в конкретной практической задаче.

Слайд 19

Задание 1

Какая сила не позволяет человеку сдвинуть с места дом?
Силы трения скольжения;
сила

Задание 1 Какая сила не позволяет человеку сдвинуть с места дом? Силы
трения покоя;
сила тяжести.

Слайд 20

Задача 3

Деревянный ящик равномерно движется по поверхности длинного стола. Сила давления ящика

Задача 3 Деревянный ящик равномерно движется по поверхности длинного стола. Сила давления
на поверхность равна 30 Н, сила трения 6 Н. Найдите коэффициент трения скольжения.

Слайд 21

Решение

Воспользуемся формулой, которая связывает силу давления на плоскость, силу трения и коэффициент

Решение Воспользуемся формулой, которая связывает силу давления на плоскость, силу трения и
трения Fтр = µP. Из этой формулы легко получить формулу для расчёта коэффициента трения µ = Fтр / P. Подставляя в неё численные значения, получаем:
µ = Fтр / P = 6Н/30Н = 0,2.

Слайд 22

Задача 4

Кубик из детского конструктора покоится на наклонной плоскости, образующей угол α

Задача 4 Кубик из детского конструктора покоится на наклонной плоскости, образующей угол
= 40° с горизонтом. Сила трения покоя равна 0,32 Н. Определите значение силы тяжести, которая действует на кубик.
Имя файла: Сила-трения.-Сила-упругости.pptx
Количество просмотров: 64
Количество скачиваний: 0