Název: Studium tření a jeho vliv na běžné aktivity

Transkript

1 Název: Studium tření a jeho vliv na běžné aktivity Autor: Mgr. Petr Majer Název školy: Gymnázium Jana Nerudy škola hl. města Prahy Předmět (mezipředmětové vztahy) : Fyzika (Člověk a svět práce) Tematický celek: Mechanika Ročník: 3. (1. ročník vyššího gymnázia) Popis - stručná anotace: Žák určí klidovou třecí sílu smykovou třecí sílu tlakovou sílu a součinitel smykového tření. Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu Přírodní vědy prakticky a v souvislostech inovace výuky přírodovědných předmětů na Gymnáziu Jana Nerudy (číslo projektu CZ.2.17/3.1.00/36047) financovaného z Operačního programu Praha - Adaptabilita.

2 Výukové materiály Úkol Změřit klidovou a smykovou třecí sílu a příslušné součinitele tření. Pomůcky Datalogger modul siloměr tři stejná tělesa podložka Teorie Pojmem tření obvykle rozumíme vzájemné působení stýkajících se těles které brání jejich pohybu. Tření někdy pohyb umožňuje např.: chůze pohyb aut lokomotiv jindy je pohybu na závadu např.: tření v ložiskách strojů. Podle způsobu jak se tělesa po sobě pohybují dělíme tření na smykové klidové a valivé. Klidové tření Klidová třecí síla je síla která brání vzniku pohybu jednoho tělesa po povrchu druhého. Síly klidového tření vznikají tak že do sebe zapadají drobné nerovnosti povrchů těles. Tyto síly také vznikají pružnými deformacemi těchto nerovností. Smykové tření Tělesa se pohybují po sobě rovnými stěnami. Třecí síla brání pohybu těles. Velikost třecí síly závisí na jakosti třecích ploch tj. jejich látce a drsnosti. Nezávisí v jistých mezích na rychlosti vzájemného pohybu obou těles. Při velkých rychlostech se pak zmenšuje proto při velkých rychlostech může snadněji nastat smyk. Nezávisí na velikosti třecích ploch ale závisí na velikosti kolmé (normálové) síly působící na těleso (přítlačná síla). Třecí sílu určíme dle vztahu =f. kde je třecí síla smykového tření je tedy f= normálová síla a f je součinitel smykového tření. Součinitel (1) (2) protože je to poměr dvou veličin se stejným rozměrem je to číslo bezrozměrné. Jeho hodnota závisí na látkách ze kterých jsou tělesa zhotovena a na hladkosti jejich povrchu. Velikost součinitele smyk. tření najdeme v Mabulkách. Valivé tření Valivé tření je síla která působí proti směru pohybu při pohybu valivém. Tento typ tření určujeme hlavně u ložisek nebo kol. Čím větší poloměr těleso má tím menší valivé tření vzniká.

3 Postup práce 1. Siloměr zahákneme za těleso (kvádr) a plynulým pohybem uvedeme těleso po vodorovné podložce do pohybu. Odečteme hodnoty síly potřebné pro uvedení tělesa do pohybu (klidová třecí síla 0 ) a sílu kterou poté těleso za siloměr táhneme (třecí síla ). 2. Normálovou (přítlačnou) sílu určíme tak že těleso zavěsíme za siloměr. 3. Dle vztahu (2) dopočítáme součinitel smykového tření. Výsledek porovnáme s údaji v tabulkách. 4. Měření opakujeme pro dva a tři kvádry umístěné na sobě. 5. Určíme na čem závisí velikost třecí síly. 6. Kde při běžných aktivitách je tření žádoucí? Kdy naopak nežádoucí a jak jsou tyto aktivity ovlivněny třením? Výsledky Počet kvádrů f Další aplikace možnosti rozšíření zajímavosti Práci je možné rozšířit o měření s jinými povrchy a tělesy. Měření provést pro různé rychlosti tělesa a pro nerovnoměrný pohyb. Literatura D. Halliday R. Resnick J. Walker Fyzika Vysoké učení technické v Brně Nakladatelství PROMETHEUS Praha 2000 Z. Horák F. Krupka Fyzika SNTL/ALFA Praha1976.

4 Pracovní list žáka Studium tření a jeho vliv na běžné aktivity Laboratorní práce č.: Třída školní rok: Vypracoval: Spolupracovali: Úkol Změřit klidovou a smykovou třecí sílu a příslušné součinitele tření. Pomůcky Datalogger modul siloměr tři stejná tělesa podložka Teorie Pojmem tření obvykle rozumíme vzájemné působení stýkajících se těles které brání jejich pohybu. Tření někdy pohyb umožňuje např.: chůze pohyb aut lokomotiv jindy je pohybu na závadu např.: tření v ložiskách strojů. Podle způsobu jak se tělesa po sobě pohybují dělíme tření na smykové klidové a valivé. Klidové tření Klidová třecí síla je síla která brání vzniku pohybu jednoho tělesa po povrchu druhého. Síly klidového tření vznikají tak že do sebe zapadají drobné nerovnosti povrchů těles. Tyto síly také vznikají pružnými deformacemi těchto nerovností. Smykové tření Tělesa se pohybují po sobě rovnými stěnami. Třecí síla brání pohybu těles. Velikost třecí síly závisí na jakosti třecích ploch tj. jejich látce a drsnosti. Nezávisí v jistých mezích na rychlosti vzájemného pohybu obou těles. Při velkých rychlostech se pak zmenšuje proto při velkých rychlostech může snadněji nastat smyk. Nezávisí na velikosti třecích ploch ale závisí na velikosti kolmé (normálové) síly působící na těleso (přítlačná síla). Třecí sílu určíme dle vztahu =f. kde je třecí síla smykového tření je tedy f= normálová síla a f je součinitel smykového tření. Součinitel (1) (2) protože je to poměr dvou veličin se stejným rozměrem je to číslo bezrozměrné. Jeho hodnota závisí na látkách ze kterých jsou tělesa zhotovena a na hladkosti jejich povrchu. Velikost součinitele smyk. tření najdeme v Mabulkách.

5 Valivé tření Valivé tření je síla která působí proti směru pohybu při pohybu valivém. Tento typ tření určujeme hlavně u ložisek nebo kol. Čím větší poloměr těleso má tím menší valivé tření vzniká. Postup práce 1. Siloměr zahákneme za těleso (kvádr) a plynulým pohybem uvedeme těleso po vodorovné podložce do pohybu. Odečteme hodnoty síly potřebné pro uvedení tělesa do pohybu (klidová třecí síla 0 ) a sílu kterou poté těleso za siloměr táhneme (třecí síla ). 2. Normálovou (přítlačnou) sílu určíme tak že těleso zavěsíme za siloměr. 3. Dle vztahu (2) dopočítáme součinitel smykového tření. Výsledek porovnáme s údaji v tabulkách. 4. Měření opakujeme pro dva a tři kvádry umístěné na sobě. 5. Určíme na čem závisí velikost třecí síly. 6. Kde při běžných aktivitách je tření žádoucí? Kdy naopak nežádoucí a jak jsou tyto aktivity ovlivněny třením? Výsledky Počet kvádrů 0 f Závěr