Исследование процесса трения в жизни человека: польза или вред?

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Арзамасский приборостроительный колледж имени П.И.Пландина»

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТРЕНИЯ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА:

ПОЛЬЗА ИЛИ ВРЕД?

Выполнила студентка группы АП - 2101

Батурина Дарья

Руководитель

Акишина Е.Н.

Арзамас 2017

Содержание

Общая характеристика проекта

Введение 1. Виды трения

а) трение покоя

б) трение скольжения

в) трение качения

2. Экспериментальная часть.

Определение коэффициента трения скольжения

а) на горизонтальной плоскости

б) на наклонной плоскости

3. Трение в природе.

4. Трение в технике.

5. Польза или вред трения.

6. Наши исследования

• Сведения из больницы

• Сведения из ГИБДД

• Социологический опрос

Заключение

Литература

Общая характеристика проекта

Цель: Исследовать процесс трения в жизни человека, определить роль силы трения.

Задачи: Проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления;

Выяснить природу явления трения, закономерности трения;

Провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения;

Провести социологический опрос о трении.

Объект исследования: процесс трения

Перечень физических величин, применяемых для описания проекта:

Данный проект позволяет: активизировать мыслительную деятельность студентов; формирует умения проводить экспериментальную проверку физических закономерностей; формирует умения систематизировать полученные результаты в виде таблицы, умение делать вывод на основе эксперимента.

Введение

Трение – удивительный феномен природы! Оно подарило человечеству тепло и огонь, возможность в короткое время остановить скоростной поезд и автомобиль, ускорить химическую реакцию в сто тысяч раз, записать человеческий голос на пластинку, услышать звуки скрипки и многое другое. В 1883 году знаменитый русский инженер и учёный Николай Павлович Петров писал: «Силу трения можно замечать всегда и повсюду, и её надо поставить в ряду могущественнейших способов, при посредстве которых природа превращает один вид энергии в другой, мало-помалу заменяя их тепловыми. Эта сила обнаруживает своё влияние в самых разнообразных явлениях природы, возбуждая живой интерес учёных самых разнообразных направлений. Знание законов трения необходимо и астроному, и физику, и физиологу, и технику».

Трение является одним из наиболее распространенных физических явлений. Силы взаимодействия, возникающие на поверхности соприкосновения тел при движении их относительно друг друга или относительно среды, окружающей тела, называются силами трения.

Несмотря на тот факт, что трение – это одно из основополагающих явлений современной механики, данный феномен не прекращают изучать уже на протяжении многих веков. Вплоть до наших дней считалось, что механическая износоустойчивость и наличие (или отсутствие) жидкой смазки являются одними из основных факторов, влияющих на трение, однако фундаментальные причины трения скольжения оставались неизвестными. Два самых главных изобретения - колесо и добывание огня - связаны именно со стремлением уменьшить и увеличить эффекты трения. Однако понимание природы трения и законов, которым подчиняется это явление, возникло не так уж давно и, к сожалению или к счастью, еще далеко от совершенства. Цель данной работы - кратко рассказать об основных этапах познания трения вплоть до последних достижений в этой области, причем на самом элементарном уровне, чтобы дать дополнительный материал, с помощью которого можно пробудить любопытство и показать, что не только в глубинах космоса и джунглях Амазонки есть нераскрытые тайны, ожидающие новых исследователей.

1.Виды трения

По характеру взаимодействия тел, трение может быть сухим (между твердыми телами) и жидкостным (между твердыми поверхностями, смазанными жидкостями или между слоями жидкости).

В данной работе рассматривается только сухое трение.
Сухое трение бывает трех видов:

а) трение покоя;

б) трение скольжения;

в) трение качения.

Сила трения между сухими твердыми поверхностями, возникающая при относительной скорости поверхностей, равной нулю, называется трением покоя.
Чтобы тело начало скользить по поверхности другого тела, нужно приложить к телу внешнюю силу (Fвнеш). Максимальное значение силы трения покоя равно той силе, под действием которой тело начинает скользить. Трение скольжения возникает, когда внешняя сила Fвнеш превышает максимальную силу трения покоя FТР МАХ. Тело начинает скользить, появляется сила трения скольжения. При небольших относительных скоростях сила трения скольжения меньше, чем сила трения покоя, поэтому сдвинуть с  места тяжелый предмет труднее, чем тянуть его по
горизонтальной поверхности.

Трение скольжения между разнородными поверхностями меньше, чем между однородными, поэтому вкладыши подшипников скольжения и вал делают из разных материалов. Трение уменьшается также при увеличении твердости трущихся тел. Для уменьшения трения, подшипники в часах делают из твердых камней: рубина или агата.

Трение качения появляется тогда, когда, например, колесо катится по рельсу. Трение качения значительно меньше трения скольжения, поэтому большое применение находят подшипники качения, в которых трение скольжения оси во втулке заменяется трением качения шариков. Потеря на
трение в шариковом подшипнике в 20-30 раз меньше, чем в подшипнике
скольжения.

Для уменьшения силы трения широко применяются различные смазки.
Смазка уменьшает трение в среднем в 6-10 раз. Причина уменьшения трения
состоит в том, что твердые поверхности разделяются смазкой и перестают
касаться друг друга. При этом скользят относительно друг друга отдельные
слои жидкости. Трение между слоями жидкости - это внутреннее трение. Оно
значительно меньше внешнего. Для смазки пригодны лишь достаточно
вязкие жидкости, которые не выдавливаются из тонкого промежутка между
трущимися поверхностями.

Происхождение сил трения весьма разнообразно. В зависимости от
того, является ли трение внешним или внутренним, сухим или граничным,
как обработаны поверхности, в  каких условиях они находятся, возникновение сил трения объясняется разными физическими явлениями. В случае сухого трения при грубой шероховатости поверхности основной причиной возникновения сил трения являются углубления и выступы этих поверхностей, частично входящие друг в друга. При движении одной поверхности по другой, эти выступы разрушаются, вещество измельчается. На разрушение затрачивается некоторая работа, следовательно, при перемещении возникает сила, задерживающая движение.
При гладких поверхностях механизм трения другой. В этом случае
касание твердых тел происходит лишь в отдельных точках, т. к. обработка не
бывает идеальной. В местах касания создаются «мостики» реального
контакта между телами, образующиеся на поверхности пленок, покрывающих
тело. Материал в этих «пятнах прилипания» при относительном движении тел
непрерывно срезается, и создаются новые точки контакта. При этом
возникает сила сопротивлении движению. В глубоком вакууме (например, в космосе) металлы не покрываются окисными пленками, поэтому «мостики контакта» создаются из самих металлов. Разрушить их очень трудно и силы трения значительно возрастают. Особый интерес представляет граничное трение. Некоторые вещества образуют на поверхности металла так называемый «молекулярный ворс». Удлиненные молекулы этих веществ, называемых поверхностно-активными, ориентируются перпендикулярно поверхности металла.
Удерживаясь благодаря силам сцепления, молекулы стоят на поверхности металла как частокол. На первом слое молекул может отложиться второй, молекулы
которого ориентированы параллельно молекулам первого слоя.
При относительном движении молекулы не допускают непосредственного контакта
между твёрдыми телами. Скольжение между слоями ориентированных молекул. При этом сила трения значительно уменьшается.

Трение представляет собой сложный комплекс механических, электронных и химических явлений. Величина силы трения скольжения зависит не только от материала, шероховатости поверхности, давления и относительной скорости скольжения, но и от целого ряда других причин: влажности температуры и т.п. Учесть влияние всех факторов не представляется возможным, поэтому ограничиваются приближённым определением значения силы трения по закону Кулона: «Сила трения скольжения пропорциональна силе, нормальной к поверхности соприкасающихся тел, зависит от рода трущихся поверхностей (их материала, обработки, смазки) и не зависит от величины трущихся поверхностей».

2 Экспериментальная часть

Определение коэффициента трения скольжения

Сила трения скольжения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.

Мы опытным путём установили, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения.

Так как никакое тело не является абсолютно ровным, сила трения не зависит от площади соприкосновения, и истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой; кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга.

Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается чаще всего латинской буквой  или греческой буквой . Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то  можно считать постоянным. В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле:

F = kN  — коэффициент трения скольжения,

• — сила нормальной реакции опоры.

Шарль Кулон (1736-1806) установил основные приближенные законы для сухого трения скольжения при покое. Эти законы справедливы, когда поверхности тел не вдавливались друг в друга, а их шероховатость была не слишком велика.

Законы Кулона можно установить на приборе, схема которого дана на рис. 1 Изменяя вес гири  , можно изменять тяговую (сдвигающую) силу   (), которая стремится двигать тело вдоль поверхности другого тела, являющегося связью.

Рис.1

Если силу   увеличивать, то по условию равновесия возникнет сила трения , причем . Можно достичь положения, когда сила   выведет тело из равновесия, и оно будет скользить по поверхности связи. В предельном положении равновесия тела сила трения становится максимальной и не может уравновесить силу   при ее дальнейшем увеличении.

Сформулируем законы Кулона для трения скольжения.

Первый закон. Сила трения скольжения равна сдвигающей силе и заключена между нулем и максимальным значением, которое достигается в момент выхода тела из положения равновесия

 (условие отсутствия скольжения тела).

Второй закон. Максимальная сила трения скольжения при всех прочих условиях не зависит от площади соприкосновения трущихся поверхностей.

 Из этого закона следует, что для того, чтобы сдвинуть, например, кирпич, надо приложить одну и ту же силу независимо от того, какой гранью он положен на поверхность – широкой или узкой.

Третий закон. Максимальная сила трения скольжения пропорцио­нальна силе нормального давления тела на опорную поверхность

 (условие начала скольжения тела).

 ; ;

   - нормальная реакция опорной поверхности;

  - сила давления тела на эту поверхность.

Безразмерный коэффициент   называют коэффициентом трения скольжения или коэффициентом трения 1-го рода.

Четвертый закон. Коэффициент трения скольжения зависит от материала и физического состояния трущихся поверхностей (степени шероховатости, влажности, температуры и других условий).

 Коэффициент трения скольжения в зависимости от различных условий устанавливается экспериментально.

 Приведем значения коэффициента трения скольжения для некоторых материалов:

  Сталь по льду. . .  . . .  . . .  . . .  . . .  0,027

Сталь по стали . . . .  . . .  . . .  . . .  . 0,15

Бронза по чугуну . . .  . . .  . . . . .  . . 0,16

Бронза по железу . . .  . . .  . . .  . . .  . 0,19

Кожаный ремень

 по чугуну . . .  . . .  . . .  . . .  . 0,28

Дуб по дубу . . .  . . .  . . .  . . .  . . .  . 0,54 - 0,62

Приведенные выше данные содержат лишь приближенную оценку коэффициентов трения скольжения и поэтому пригодны лишь для приближенных технических расчетов. В некоторых приходится ставить особые эксперименты для определения более точных значений коэффициентов трения.

Законы Кулона приближенно справедливы при скольжении одного тела по поверхности другого с некоторой относительной скоростью. При этом коэффициент трения зависит от относительной скорости скольжения. Для большинства материалов он уменьшается с увеличением этой скорости. В приближенных технических расчетах обычно считают, что коэффициент трения скольжения не зависит от относительной скорости скольжения тела.

а) на горизонтальной плоскости

С помощью динамометра измерим силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила равна по модулю силе трения F_тp, действующей на брусок. С помощью того же динамометра можно найти вес бруска с грузом. Этот вес по модулю равен силе нормального давления N бруска на поверхность, по которой он скользит. Основным измерительным прибором является динамометр.

1. Положим брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставим груз.

2. Прикрепим к бруску динамометр, как можно более равномерно тянем его вдоль линейки. Замерим при этом показание динамометра.

3. Взвесим брусок и груз.

4. К первому грузу добавим второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.

Сила трения по модулю равна силе, направленной параллельно поверхности скольжения, которая требуется для равномерного перемещения бруска с грузом. Реакция опоры по модулю равна весу бруска с грузом. Измерения обоих сил проводятся при помощи школьного динамометра. При перемещении бруска по линейке важно добиться равномерного его движения, чтобы показания динамометра оставались постоянными и их можно было точнее определить.

Таблица 1 Экспериментальные данные

Вычисления:

1) Сила трения зависит от: рода материала, шероховатости поверхности, давления, скорости скольжения, влажности, температуры и т.п.

2) При переходе тела из состояния покоя в движение, сила трения уменьшится.

б) на наклонной плоскости

Определение коэффициента трения скольжения

на приборе В.А. Желиговского

Для определения коэффициента трения скольжения существуют различные методы. Рассмотрим способ определения коэффициента трения скольжения на приборе конструкции академика В. А. Желиговского .( В трудах академика В. А. Желиговского получили развитие методы проектирования и расчета сельскохозяйственных машин и орудий, представлены разработанные им приборы и приспособления для изучения технологических и физико-механических свойств обрабатываемых материалов, даны теоретические основы технологического расчета процесса резания их лезвием. Им опубликована работа по основам теории технологического процесса вспашки, где почва рассматривается как дисперсная среда, состоящая из трех фаз — твердой, жидкой и газообразной, выяснена роль каждой фазы в процессе деформации и крошения почвы плугами с различной формой их рабочей поверхности. Он создал, по существу, новую техническую дисциплину под названием «Механическая технология сельскохозяйственных материалов», состоящую из трех основных частей — учения о технологических процессах, учения о технологических свойствах сельскохозяйственных материалов и учения о рабочих органах сельскохозяйственных машин и орудий.
       Особое место в трудах В. А. Желиговского занимают работы по механике качения колеса с образованием колеи, которые являются продолжением исследований академика В. П. Горячкина по кинематике колеса. Им впервые введены в расчет такие понятия, как момент устойчивости, движущий момент, транспортирующая способность колеса и др.
      Академик В. А. Желиговский в течение многих лет организовывал и проводил научные конференции по земледельческой механике. 
      Золотая медаль им. В.П. Горячкина № 1 Владиславу Александровичу Желиговскому присуждена за развитие науки «Земледельческая механика» в 1971 году.)

Он состоит из чертежной доски, а свободный конец линейки 2 опирается на полозок 3. Для проведения опытов пластину 4 из исследуемого материала прикрепляют струбцинами 5 к линейке 2, а другой материал зажимают в каретке 6. Линейку 2 фиксируют под некоторым произвольным углом к колодке 1. Каретка 6 имеет карандаш для записи траектории ее движения.

 Рисунок 2 – Схема прибора академика В. А. Желиговского;

1-колодка,2-линейка, 3-полозок, 4-пластина, 5-струбцина, 6-каретка.

 При движении колодки 1 вдоль края чертежной доски линейка 2 приводит в движение каретку 6. Если  , то при движении линейки один испытуемый материал скользит по другому, в результате между ними возникает сила трения скольжения  . При этом карандаш каретки прочерчивает направление равнодействующей силы  . Сняв каретку, проводим линию, параллельную линейке 2, и восстанавливаем перпендикуляр к этой линии из точки ее пересечения с траекторией движения каретки (рис.3). На проведенном перпендикуляре откладываем отрезок КС длиной 100 мм и из точки К восстанавливаем перпендикуляр КМ. Угол КСМ будет равен углу трения  .

  Коэффициенты трения скольжения различных материалов, измеренные при скорости  (до) v = 1м/сек и среднем

 удельном давлении р = 1 – 2 кг/см²

 3 Трение в природе.

Роль трения в жизни растений и животных. Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. У многих растений и животных  имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений,  хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных). Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения силы трения.  Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней. Силы трения, сопровождая нас повсюду, играют огромную роль в нашей жизни. Правда, мы не замечаем этого за повседнев­ными заботами и чаще всего стремимся свести действие трения к минимуму.

Катастрофические изменения ждут природу — сам облик Земли изменится до неузнаваемости. Волны, возникающие в океане, никогда не утихнут, а в атмосфере будут дуть постоянные ветры страшной силы — ведь трения между отдельными слоями воды и воздуха нет, а значит, ничто не мешает им очень быстро двигаться относительно друг друга. Реки выйдут из своих берегов, и их воды понесутся с большой скоростью по равнинам. Горы и холмы начнут рассыпаться на отдельные глыбы и песок. Деревья, корни которых держатся в земле только из-за трения, сами по себе начнут выкорчевываться и поползут в поисках самой низкой точки. Да, нашему взору предстанет страшная картина: горы, деревья, огромные глыбы, да и сама почва будут ползти, перемешиваясь, до тех пор, пока не найдут точку равновесия. Если пропадет сила трения, то наша планета станет гладким шариком, на котором не будет ни гор, ни впадин, ни рек, ни океанов — все это сломается, вытечет, перемешается и свалится в одну кучу. А сильные, ни на минуту не утихающие ветры будут подхватывать пыль и носить ее над планетой. Жизнь в таких условиях вряд ли будет возможна...

4 Трение в технике.

Трение в технике. Направления использования сил трения в технике: передача движений с помощью трения, обработка материалов с помощью трения и использовании трения в механических конструкциях и орудиях труда Трение – это главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации. И в наше время борьба с изнашиванием технических устройств – важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним. Подшипники, смазочные материалы, обтекаемые формы — все это и многое другое позволяет вести успешную борьбу с различными видами трения. На это уходит много сил и средств, благодаря чему сложилось мнение о вреде трения, о том, что если бы трение вдруг исчезло, то человек остался бы только в выигрыше. Но так ли это? Это далеко не так, ведь трение — и наш враг, и наш союзник. В каких-то случаях отсутствие трения грозит большими непри­ятностями (например, торможение автомобилей происходит только за счет сил трения, возникающих между колодками и ба­рабаном), а в каких-то случаях даже минимальные силы трения оказывают самое вредное воздействие (например, в механиче­ских часах и тонких научных приборах). Однако, чтобы понять все значение трения, необходимо его «выключить» и проследить за будущими событиями. Понятно, что о транспорте и вообще о работе любых меха­низмов и говорить не приходится. Тормозные колодки, шкивы и ремни, шины и дорога — ничего из этого не будет испытывать взаимное трение, а значит, и не будет работать. Да и самих-то машин не станет — из них выкрутятся все болты и открутятся все гайки, так как они удерживаются только благодаря силам трения в резьбе. Исчезни вдруг трение, наши дома в мгновение ока рассы­плются — раствор не будет больше держать кирпичи, вбитые гвозди вылезут из досок, ведь они держатся там только за счет трения! Целыми останутся только сварные или клепаные метал­лические конструкции.

Почему звучит скрипичная струна, когда по ней ведут смычком? Ведь смычок движется, а колебания струны периодические. А как разгоняется автомобиль, и какая сила замедляет его при торможении? Почему автомобиль “заносит” на скользкой дороге? Ответы на все эти и многие другие важные вопросы, связанные с движением тел, дают законы трения.

Вы видите, как разнообразно и порой неожиданно проявляется трение в окружающей нас обстановке. Трение принимает участие, и притом весьма существенное, там, где мы о нём даже и не подозреваем. Если бы трение внезапно исчезло из мира, множество обычных явлений протекало бы совершенно иным образом.

Очень красочно пишет о роли трения французский физик Гильом:

“Всем нам случалось выходить в гололедицу; сколько усилий стоило нам удерживаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделать, чтобы устоять! Это заставляет нас признать, что обычно земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль возникает у нас, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой или когда лошадь скользит по асфальту и падает. Изучая подобные явления, мы приходим к открытию тех следствий, к которым приводит трение. Инженеры стремятся по возможности устранить его в машинах - и хорошо делают. В прикладной механике о трении говорится как о крайне нежелательном явлении, и это правильно, - однако лишь в узкой специальной области. Во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно даёт нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и чернильница упадут на пол, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а перо выскальзывать из пальцев.

Трение представляет настолько распространенное явление, что нам, за редкими исключениями, не приходится призывать его на помощь: оно является к нам само.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, куда их поставили. Блюдца, тарелки, стаканы, поставленные на стол, остаются неподвижными без особых забот с нашей стороны, если только дело не происходит на пароходе во время качки.

Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиною с каменную глыбу или малы, как песчинки, никогда не удержатся одно на другом: всё будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкому”.

К этому можно прибавить, что при отсутствии трения гвозди и винты выскальзывали бы из стен, ни одной вещи нельзя было бы удержать в руках, никакой вихрь никогда бы не прекращался, никакой звук не умолкал бы, а звучал бы бесконечным эхом, неослабно отражаясь, например, от стен комнаты.

Наглядный урок, убеждающий нас в огромной важности трения, даёт нам всякий раз гололедица. Застигнутые ею на улице, мы оказываемся беспомощными, и всё время рискуем упасть. Вот поучительная выдержка из газеты (декабрь 1927 г.):

“Лондон, 21. Вследствие сильной гололедицы уличное и трамвайное движение в Лондоне сильно затруднено. Около 1400 человек поступило в больницы с переломами рук, ног и т. д.”.

“При столкновении вблизи Гайд-Парка трёх автомобилей и двух трамвайных вагонов машины были уничтожены из-за взрыва бензина…”

“Париж, 21. Гололедица в Париже и его пригородах вызвала многочисленные несчастные случаи…”

Однако, ничтожное трение на льду может быть успешно использовано технически. Уже обыкновенные сани служат тому примером. Ещё лучше свидетельствуют об этом так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен.

Конечно же, это фантазия, и она полна лирических упрощений. В жизни все немного по-другому. Но, по сути, несмотря на то, что есть очевидные минусы силы трения, которые создают для нас ряд сложностей в жизни, очевидно, что без существования сил трения, проблем было бы куда как побольше. Так что нужно говорить, как о вреде сил трения, так и о пользе все тех же сил трения.

Примерами полезных сторон сил трения можно назвать то, что мы можем ходить по земле, что наша одежда не разваливается, так как нитки в ткани удерживаются благодаря все тем же силам трения, что насыпав на обледеневшую дорогу песок, мы улучшаем сцепление с дорогой, дабы избежать аварии.

Ну а вредом силы трения является проблема перемещения больших грузов, проблема изнашивания трущихся поверхностей, а также невозможность создания вечного двигателя, так как из-за трения любое движение рано или поздно останавливается, требуя постоянного стороннего воздействия.

Люди научились приспосабливаться и уменьшать, либо увеличивать силы трения, в зависимости от необходимости. Это и колеса, и смазка, и заточка, и многое другое. Примеров масса, и очевидно, что нельзя однозначно сказать: трение – это хорошо или плохо. Но оно есть, и наша задача – научиться использовать его на пользу человека.

Сила трения всегда направлена против перемещения, поэтому на преодоление силы трения затрачивается энергия. Трение неизменно сопровождает работу любых механизмов, поэтому коэффициент полезного действия их всегда меньше единицы.

Трение всегда тормозит движение, поэтому на преодоление трения на транспорте и в промышленности тратится громадное количество топлива разных видов. Кроме того, трение твердых тел друг о друга вызывает
большой износ трущихся поверхностей, т. е. большие потери различных
материалов, вызывающие необходимость замены изношенных частей. С
этой точки зрения наука и техника должны стремиться к максимальному
уменьшению силы трения.

Однако одновременно является и самым полезным явлением природы.
Без трения было бы невозможно движение и торможение механизмов, без
трения нельзя было бы скреплять детали болтами, гвоздями и т. д., было бы
невозможно применение ременных передач. В этом случае необходимо
увеличить трение. Таким образом, трение вредно в одних условиях и полезно
в других. Чтобы правильно использовать трение в технике, нужно знать
законы трения. Трение в нашей жизни. Огромная польза трения в нашей жизни настолько привычна и так сжилась с нашим бытом, что почти незаметна. Напомним, что человек, обитающий на суше и не умеющий летать, передвигается только благодаря наличию трения покоя в защищающей ступни обуви, конструкция которой при всем разнообразии становится постепенно все более совершенной. Увы, многие модели современной обуви, радующие глаз отделкой или модным фасоном, свидетельствуют, скорее, об обратном. Надев такую обувь, нередко чувствуешь себя беспомощным не только на обледеневшем тротуаре, но и на хорошо натертом паркете какого-нибудь фойе концертного зала. Похоже, обувщики и не подозревают, что полимерные материалы, из которых сейчас все чаще изготовляют обувь, имеют значительно более низкий коэффициент трения, чем натуральная кожа, не говоря уже о резине. Отсюда и скользкие башмаки – источники нешуточных неприятностей.

6 Наши исследования

Сведения из больницы

Мы обратились в городскую больницу с просьбой дать нам информацию о пострадавших от гололёда, обратившихся за медицинской помощью.

Данные из больницы о пострадавших от гололёда за зимний период 2016-2017гг:

Дети от 7-13 лет - 12;

подростки 14-17 лет – 6;

люди пожилого возраста – 15.

Сведения из ГИБДД

Данные из ГИБДД о дорожно-транспортных происшествиях за зимний период:

Социологический опрос

Мы провели небольшой социологический опрос группы жителей, которым задавались следующие вопросы:

1) Что Вы знаете о явлении трение?

2) Как Вы относитесь к гололёду, скользким тротуарам и дорогам?

3) Ваши пожелания администрации нашего района.

В опросе участвовали люди разных возрастов (60 человек)

На первый вопрос основная масса опрошенных не могла ответить определенно, т.к. не видела связи между трением и повседневным опытом.

На второй вопрос дети и школьники средних классов говорили, что лёд им нравится, можно покататься; а люди постарше уже понимают, в чём заключается опасность этого явления. Они высказывали в адрес администрации ряд предложений, например:

- посыпать дороги и тротуары песком, солью;

- сделать хорошее освещение, чтобы были видны опасные места;

- ограничить во время гололёда скорость транспорта на улицах;

- проводить в школах беседы об оказании первой медицинской помощи в таких случаях;

- проводить встречи с инспекторами ГИБДД.

Заключение

В данной работе были достигнуты цели: формирование обобщенного умения проводить экспериментальную проверку физических закономерностей; формирование умения систематизировать полученные результаты в виде таблицы, умение делать вывод на основе эксперимента.

Произведены практические расчёты по определению коэффициента трения скольжения.

Вывод:

1. Сила трения:

а) зависит от рода трущихся поверхностей.
б) зависит от шероховатости трущихся поверхностей.
в) чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

2. Способы увеличения или уменьшения силы трения скольжения:

Увеличить: увеличить шероховатость трущихся поверхностей, насыпать между трущихся поверхностей частицы (стружку, опилки, песок).

Уменьшить: шлифовка, полировка трущихся поверхностей, нанесение смазки.

Литература

Мовнин М.С., Израелит А.Б. Теоретическая механика. Л., 2016 г.

Рубашкин А.Г., Чернилевский Д.В., Лабораторно – практические работы по технической механике. 2014 г.  

Яблонский А.А., Никифорова В.М. Курс теоретической механики. Часть 1. 1966 г. 

23