Физика 7 сынып 5.5 жаттығу пен

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону (рис. 1.13.1).

Рисунок 1.13.1.
Сила трения покоя (υ = 0).
Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения (Fтр)max. Если внешняя сила больше (Fтр)max, возникает относительное проскальзывание. Силу трения в этом случае называют силой трения скольжения. Она всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения и, вообще говоря, зависит от относительной скорости тел. Однако, во многих случаях приближенно силу трения скольжения можно считать независящей от величины относительной скорости тел и равной максимальной силе трения покоя. Эта модель силы сухого трения применяется при решении многих простых физических задач (рис. 1.13.2).

Рисунок 1.13.2.
Реальная (1) и идеализированная (2) характеристики сухого трения
Опыт показывает, что сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления тела на опору, а следовательно, и силе реакции опоры
Fтр = (Fтр)max = μN.
Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения.

Коэффициент трения μ – величина безразмерная. Обычно коэффициент трения меньше единицы. Он зависит от материалов соприкасающихся тел и от качества обработки поверхностей. При скольжении сила трения направлена по касательной к соприкасающимся поверхностям в сторону, противоположную относительной скорости (рис. 1.13.3).

Рисунок 1.13.3.
Силы трения при скольжении (υ ≠ 0). – сила реакции опоры, – вес тела,
При движении твердого тела в жидкости или газе возникает силa вязкого трения. Сила вязкого трения значительно меньше силы сухого трения. Она также направлена в сторону, противоположную относительной скорости тела. При вязком трении нет трения покоя.

Сила вязкого трения сильно зависит от скорости тела. При достаточно малых скоростях Fтр ~ υ, при больших скоростях Fтр ~ υ2. При этом коэффициенты пропорциональности в этих соотношениях зависят от формы тела.

Силы трения возникают и при качении тела. Однако силы трения качения обычно достаточно малы. При решении простых задач этими силами пренебрегают.

Сообщая по радио о погоде, дикторы обычно говорят в конце: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754...). Сейчас эти слова никого не удивляют, а 350 лет назад люди и не подозревали о существовании давления атмосферы.

Поэтому всех поразил опыт, проведенный в 1654 г. немецким физиком Отто фон Герике в городе Магдебурге. Он выкачал воздух из двух сложенных вместе медных полушарий, и эти полушария так сильно прижало друг к другу, что их не могли разорвать две упряжки лошадей. Прижало полушария друг к другу давление воздуха. Окружающий нас воздух не так легок, как может показаться на первый взгляд. Так, воздух, заполняющий небольшую комнату, весит 40—50 кг. Благодаря своему весу он и оказывает давление на поверхность Земли и на все, что на ней находится, в том числе и на нас с вами.

Первый прибор для измерения атмосферного давления — барометр — придумал итальянский физик Э. Торричелли. Он наполнил ртутью стеклянную трубку длиной около метра, запаянную с одного конца, а затем открытый конец трубки опустил в стакан с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась, и верхний ее конец остался пустым, без воздуха. На поверхность ртути в стакане действует атмосферное давление. Оно передается к открытому нижнему концу трубки и не дает оставшейся в ней ртути вылиться. Если на трубку нанести деления через каждый миллиметр, то по высоте столбика ртути в трубке можно определить, какое сейчас атмосферное давление. С тех пор атмосферное давление и измеряют в миллиметрах ртутного столбика.

Давлением обладает не только воздух. Когда вы рисуете, кончик карандаша давит на бумагу. Дом, в котором вы живете, оказывает давление на землю. Давление газов, образующихся при сгорании пороха, выталкивает снаряд из ствола орудия. Давление в недрах Земли заставляет нефть фонтаном бить из нефтяной скважины. Мы слышим звуки, потому что звуковые волны оказывают давление на барабанные перепонки в ушах. В морских глубинах давление воды очень велико, и чем глубже, тем оно больше. Поэтому корпус подводной лодки должен быть очень прочным, иначе при спуске на большую глубину давление воды раздавит лодку. Книга, лежащая на столе, давит на стол. Если положить несколько книг друг на друга, их давление на стол увеличивается. Чем тяжелее предмет, тем больше его давление на опору. Но давление зависит еще и от площади опоры. Лыжники не проваливаются в снег, потому что площадь лыж больше, чем площадь подошв ботинок. Значит, чем больше площадь опоры, тем меньше давление. Ученые-физики научились создавать в специальных камерах громадное давление. В таких камерах рождаются новые материалы с необычными свойствами. Так, мягкий графит можно превратить в материал с самой высокой твердостью — алмаз. Искусственные алмазы широко применяются в промышленности, например для обработки деталей из твердых сплавов.