Сила сопротивления равна: Сила трения и сила сопротивления — урок. Физика, 7 класс.

Содержание

Урок 10. силы трения - Физика - 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 10. Силы трения

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. Сухое и жидкое (вязкое) трение.
  2. Максимальная сила трения покоя.
  3. Формула для вычисления силы трения скольжения.
  4. Особенности сил сопротивления при движении твердых тел в жидкостях и газах.
  5. Формулы вычисления сил сопротивления при движении твердых тел в жидкостях и газах.

Глоссарий по теме:

Сухое трение - трение, возникающее при соприкосновении двух твёрдых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки.

Сила трения покоя - сила трения, действующая между двумя телами, неподвижными относительно друг друга.

Максимальная сила трения покоя - наибольшее значение силы трения, при котором скольжение еще не наступает.

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

Трение качения

- сопротивление движению, возникающее при перекатывании тел друг по другу т.е. сопротивление качению одного тела (катка) по поверхности другого

Основная и дополнительная литература по теме урока:

  1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 113 – 122.
  2. Парфентьева Н. А. Сборник задач по физике. 10-11 классы. Базовый уровень.

Открытые электронные ресурсы:

http://kvant.mccme.ru/1978/05/kuda_napravlena_sila_treniya.htm

http://kvant.mccme.ru/1985/10/trenie_vrednoe_poleznoe_intere.htm

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Трение – физическое явление, сопровождающее всякое движение на Земле. При любом механическом движении тела соприкасаются либо друг с другом, либо с окружающей их сплошной жидкой или газообразной средой. В результате соприкосновения возникает сила трения, которая препятствует движению. Трение может быть полезно, и тогда мы стремимся его увеличить. В случаях, когда трение вредно, принимаются меры для его уменьшения.

История открытия. Свой вклад в попытки объяснить природу трения внесли многие ученые, начиная с Аристотеля, Леонардо да Винчи, Амонтона, Леонарда Эйлера, Кулона. Дальнейший вклад в теорию трения сделали Майер, Джоуль, Гельмгольц, Кузнецов, Дерягин, Томлинсон, Рейнольдс, Штрибек, Боуден и другие.

Различают следующие виды трения:

  1. сухое;
  2. жидкое (вязкое).

Сухое трение бывает трех видов:

  1. трение покоя;
  2. трение скольжения;
  3. трение качения.

Причины возникновения силы трения:

  1. шероховатость поверхностей соприкасающихся тел.
  2. взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.

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

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

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:

При не слишком больших относительных скоростях движения сила трения скольжения мало отличается от максимальной силы трения покоя. Поэтому приближенно можно считать ее постоянной и равной максимальной силе трения покоя:

Fтр ≈ Fтр.макс = µN.

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

Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она появляется только при наличии относительного движения тела и окружающей среды. Сила трения покоя в жидкостях и газах полностью отсутствует.

Поэтому усилием рук можно сдвинуть тяжелую баржу в воде, а сдвинуть поезд усилием рук невозможно.

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.

Примерный характер зависимости модуля силы сопротивления от модуля относительной скорости тела показан на рисунке

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.

При больших скоростях относительного движения сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости:

Fc = k2v2, (2)

где k2 - коэффициент сопротивления, отличный от k1.

Только опытным путём можно определить, какая из формул - (1) или (2) - подходит для использования в конкретной практической задаче.

Итак, основными особенностями силы сопротивления, действующей на тело, являются:

1) отсутствие силы трения покоя; 2) зависимость от относительной скорости движения.

Примеры и разбор решения заданий

1. Какая сила не позволяет человеку сдвинуть с места дом?

  1. Силы трения скольжения;
  2. сила трения покоя;
  3. сила тяжести.

Ответ: 2) Сила трения покоя.

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

Решение.

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

Ответ: 0,2.

3. Кубик из детского конструктора покоится на наклонной плоскости, образующей угол α = 40° с горизонтом. Сила трения покоя равна 0,32 Н. Определите значение силы тяжести, которая действует на кубик.

Решение.

По условию задачи кубик покоится. Следовательно, сумма всех действующих на него сил равна нулю. В проекции на ось, идущей вдоль склона плоскости, получаем соотношение: mg sin α – Fтр = 0. Из него выражаем формулу для расчета силы тяжести, действующей на кубик

Ответ: 0,5 Н.

Закон силы трения: объясняем сложную тему простыми словами

Определение силы трения

Когда мы говорим «абсолютно гладкая поверхность» — это значит, что между ней и телом нет трения. Такая ситуация в реальной жизни практически невозможна. Избавиться от трения полностью невероятно трудно.

Чаще при слове «трение» нам приходит в голову его «тёмная» сторона —  из-за трения скрипят и  прекращают качаться качели, изнашиваются детали машин. Но представьте, что вы стоите на идеально гладкой поверхности, и вам надо идти или бежать. Вот тут трение бы, несомненно, пригодилось. Без него вы не сможете сделать ни шагу, ведь между ботинком и поверхностью нет сцепления, и вам не от чего оттолкнуться, чтобы двигаться вперёд.

Трение — это взаимодействие, которое возникает в плоскости контакта поверхностей соприкасающихся тел.
Сила трения — это величина, которая характеризует это взаимодействие по величине и направлению. 

Основная особенность: сила трения приложена к обоим телам, поверхности которых соприкасаются, и направлена в сторону, противоположную мгновенной скорости движения тел друг относительно друга. Поэтому тела, свободно скользящие по какой-либо горизонтальной поверхности, в конце концов остановятся. Чтобы тело двигалось по горизонтальной поверхности без торможения, к нему надо прикладывать усилие, противоположное и хотя бы равное силе трения. В этом заключается суть силы трения. 

Откуда берётся трение

Трение возникает по двум причинам:

  1. Все тела имеют шероховатости. Даже у очень хорошо отшлифованных металлов в электронный микроскоп видны неровности. Абсолютно гладкие поверхности бывают только в идеальном мире задач, в которых трением можно пренебречь. Именно упругие и неупругие деформации неровностей при контакте трущихся поверхностей формируют силу трения. 
  2. Между атомами и молекулами поверхностей тел действуют электромагнитные силы притяжения и отталкивания. Таким образом, сила трения имеет электромагнитную природу.

Виды силы трения


В зависимости от вида трущихся поверхностей, различают сухое и вязкое трение. В свою очередь, оба подразделяются на другие виды силы трения.

  1. Сухое трение возникает в области контакта поверхностей твёрдых тел в отсутствие жидкой или газообразной прослойки. Этот вид трения может возникать даже в состоянии покоя или в результате перекатывания одного тела по другому, поэтому здесь выделяют три вида силы трения:
  • трение скольжения,
  • трение покоя,
  • трение качения.  
  1. Вязкое трение возникает при движении твёрдого тела в жидкости или газе. Оно препятствует движению лодки, которая скользит по реке, или воздействует на летящий самолёт со стороны воздуха. Интересная особенность вязкого трения в том, что отсутствует трение покоя. Попробуйте сдвинуть пальцем лежащий на земле деревянный брус и проделайте тот же эксперимент, опустив брус на воду. Чтобы сдвинуть брус с места в воде, будет достаточно сколь угодно малой силы. Однако по мере роста скорости силы вязкого трения сильно увеличиваются.

Сила трения покоя 


Рассмотрим силу трения покоя подробнее.

Обычная ситуация: на кухне имеется холодильник,  его нужно переставить на другое место.

Когда никто не пытается двигать холодильник, стоящий на горизонтальном полу, трения между ним и полом нет. Но как только его начинают толкать, коварная сила трения покоя тут же возникает и полностью компенсирует усилие. Причина её возникновения — те самые неровности соприкасающихся поверхностей, которые деформируясь, препятствуют движению холодильника. Поднатужились, увеличили силу,  приложенную к холодильнику, но он не поддался и остался на месте. Это означает, что сила трения покоя возрастает вместе с увеличением внешнего воздействия, оставаясь равной по модулю приложенной силе, ведь увеличиваются деформации неровностей.

Пока силы равны,  холодильник остаётся на месте:

Сила трения, которая действует между поверхностями покоящихся тел и препятствует возникновению движения, называется силой трения покоя

Сила трения скольжения


Что же делать с холодильником и можно ли победить силу трения покоя? Не будет же она расти до бесконечности? 

Зовём на помощь друга, и вдвоём уже удаётся передвинуть холодильник. Получается, чтобы тело двигалось, нужно приложить силу, большую, чем самая большая сила трения покоя: 

Теперь на движущийся холодильник действует сила трения скольжения. Она возникает при относительном движении контактирующих твёрдых тел.

Итак, сила трения покоя может меняться от нуля до некоторого максимального значения — Fтр. пок. макс  И если приложенная сила больше,  чем Fтр. пок. макс, то у холодильника появляется шанс сдвинуться с места.

Теперь, после начала движения, можно прекратить наращивать усилие и ещё  одного друга можно не звать. Чтобы холодильник продолжал двигаться равномерно, достаточно прикладывать силу, равную силе трения скольжения: 

Как рассчитать и измерить силу трения


Чтобы понять, как измеряется сила трения, нужно понять, какие факторы влияют на величину силы трения. Почему так трудно двигать холодильник?

Самое очевидное — его масса играет первостепенную роль. Можно вытащить из него все продукты и тем самым уменьшить его массу, и, следовательно, силу давления холодильника на опору (пол). Пустой холодильник сдвинуть с места гораздо легче!
Следовательно, чем меньше сила нормального давления тела на поверхность опоры, тем меньше и сила трения. Опора действует на тело с точно такой же силой, что и тело на опору, только направленной в противоположную сторону. 

Сила реакции опоры обозначается N. Можно сделать вывод

Второй фактор, влияющий на величину силы трения, — материал и степень обработки соприкасающихся поверхностей. Так, двигать холодильник по бетонному полу гораздо тяжелее, чем по ламинату. Зависимость силы трения от рода и качества обработки материала обеих соприкасающихся поверхностей выражают через коэффициент трения.  

Коэффициент трения обозначается буквой μ (греческая буква «мю»). Коэффициент определяется отношением силы трения к силе нормального давления. 

Он чаще всего попадает в интервал  от нуля до единицы, не имеет размерности и определяется экспериментально.

Можно предположить, что сила трения зависит также от площади соприкасающихся поверхностей. Однако, положив холодильник набок, мы не облегчим себе задачу.

Ещё Леонардо да Винчи экспериментально доказал, что сила трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей при прочих равных условиях.   

Сила трения скольжения, возникающая при контакте твёрдого тела с поверхностью другого твёрдого тела прямо пропорциональна силе нормального давления и не зависит от площади контакта. 

Этот факт отражён в законе Амонтона-Кулона, который можно записать формулой:

где  μ — коэффициент трения, N — сила нормальной реакции опоры.

Для тела, движущегося по горизонтальной поверхности, сила реакции опоры по модулю равна весу тела: 

Сила трения качения


Ещё древние строители заметили, что если тяжёлый предмет водрузить на колёсики, то сдвинуть с места и затем  катить его будет гораздо легче, чем тянуть волоком. Вот бы пригодилась эта древняя мудрость, когда мы тянули холодильник!  Однако всё равно нужно толкать или тянуть тело, чтобы оно не остановилось. Значит, на него действует сила трения качения. Это сила сопротивления движению при перекатывании одного тела по поверхности другого.

Причина трения качения — деформация катка и опорной поверхности. Сила трения качения может быть в сотни раз меньше силы трения скольжения при той же силе давления на поверхность. Примерами уменьшения силы трения за счёт подмены трения скольжения на трение качения служат такие приспособления, как подшипники, колёсики у чемоданов и сумок, ролики на прокатных станах.

Направление силы трения

Сила трения скольжения всегда направлена противоположно скорости относительного движения соприкасающихся тел. Важно помнить, что на каждое из соприкасающихся тел действует своя сила трения.

Бывают ситуации, когда сила трения не препятствует движению, а совсем наоборот.

Представьте, что на ленте транспортёра лежит чемодан. Лента трогается с места, и чемодан движется вместе с ней. Сила трения между лентой и чемоданом оказалась достаточной, чтобы преодолеть инерцию чемодана, и эти тела движутся как одно целое. На чемодан действует сила трения покоя, возникающая при взаимодействии соприкасающихся поверхностей, которая направлена по ходу движения ленты транспортёра.

 Если бы лента была абсолютно гладкой, то чемодан начал бы скользить по ней, стремясь сохранить своё состояние покоя. Напомним, что это явление называется инерцией.

Сила трения покоя, помогающая нам ходить и бегать, также направлена не против движения, а вперёд по ходу перемещения. При повороте же автомобиля  сила трения покоя и вовсе направлена к  центру окружности. 

Для того чтобы понять, как направлена сила трения покоя, нужно предположить, в каком направлении стало бы двигаться тело, будь поверхность идеально гладкой. Сила трения покоя в этом случае будет направлена как раз в противоположную сторону. Пример, лестница у стены.

Подведём итоги


  1. Сила трения покоя меняется от нуля до максимального значения 0 < Fтр.покоя < Fтр.пок.макс  в зависимости от внешнего воздействия.
  2. Максимальная сила трения покоя почти равна силе трения скольжения, лишь немного её превышая. Можно приближенно считать, что Fтр. = Fтр.пок. макс 
  3. Силу трения скольжения можно рассчитать по формуле Fтр. = μ ⋅ N,  где  μ — коэффициент трения, N — сила нормальной реакции опоры.
  4. При равномерном прямолинейном скольжении по горизонтальной поверхности сила тяги равна силе трения скольжения Fтр. = Fтяги.
  5. Коэффициент трения μ зависит от рода и степени обработки  поверхностей 0 < μ < 1 . 
  6. При одинаковых силе нормального давления и коэффициенте трения сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.
Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду
PHYSICS72020 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 7 класса, в котором изучается закон силы трения. 

Задачи на силу трения


Проверьте, насколько хорошо вы разобрались в теме «Сила трения», — решите несколько задач. Решение — приведено ниже. Но чур не смотреть, пока не попробуете разобраться сами.

  1. Однажды в день открытия железной дороги произошёл конфуз: угодливый чиновник, желая выслужиться перед Николаем I, приказал выкрасить рельсы белой масляной краской. Какая возникла проблема и как её удалось решить с помощью сажи?
  2. В один зимний день бабушка Нюра катала внука Алексея по заснеженной горизонтальной дороге. Чему равен коэффициент трения полозьев о снег, если сила трения, действующая на санки, равна 250 Н, а их масса вместе с Алексеем составляет 50 кг?
  3. На брусок массой m = 5 кг, находящийся на горизонтальной шероховатой поверхности μ = 0,7, начинает действовать сила F = 25 Н, направленная вдоль плоскости. Чему при этом равна сила трения, действующая на брусок?

Решения

  1. Масляная краска снизила коэффициент трения между колёсами и рельсами, что привело к пробуксовке, поезд не смог двигаться вперёд. Посыпав рельсы сажей, удалось решить проблему, так как коэффициент трения увеличился, и колёса перестали буксовать.
  2. Санки находятся в движении, следовательно, на них будет действовать сила трения скольжения, численно равная Fтр. = μ ⋅ N, где N — сила реакции опоры, которая, при условии горизонтальной поверхности, равняется весу санок с мальчиком: N = m ⋅ g.   Получаем формулу Fтр. = μ ⋅ m ⋅ g  , откуда выразим искомую величину 

Ответ задачи зависит от того, сдвинется ли брусок под действием внешнего воздействия. Поэтому вначале узнаем значение силы, которую нужно приложить к бруску для скольжения. Это будет максимально возможная сила трения покоя, определяющаяся по формуле Fтр. = μ ⋅ N , где N = mg (при условии горизонтальной поверхности). Подставляя значения, получаем, что Fтр. = 35 Н. Данное значение больше прикладываемой силы, следовательно брусок не сдвинется с места. Тогда сила трения покоя будет равна внешней силе: Fтр. = F = 25 H .

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет - Сибстрин

График работы университета с 12 по 14 июня 2021 года

В целях выполнения Постановления Правительства РФ «О переносе выходных дней в 2021 году» № 1647 от 10.10.2020 и приказом ректора НГАСУ (Сибстрин) № 177-о от 16. 11.2020: для студентов, профессорско-преподавательского состава, сотрудников, работающих по шестидневной рабочей неделе: 12.06.21, 13.06.21 – выходные и праздничные дни; для сотрудников, работающих по пятидневной рабочей неделе 12.06.21, 13.06.21, 14.06.21 – выходные и праздничные дни. Учебные корпуса университета 12 июня (суббота) будут закрыты для посещений.

НГАСУ (Сибстрин) включен в список вузов для массового обучения специалистов использованию технологий информационного моделирования

По поручению Президента РФ от 19.06.2018 № Пр-1235 в целях модернизации строительной отрасли Правительство РФ до 1 июля 2019 года должно обеспечить переход к системе управления жизненным циклом объектов капстроительства путем внедрения технологий информационного моделирования. А к 2022 году все государственные заказы должны быть реализованы посредствам BIM-технологии. Премьер-министр М. В. Мишустин 5 марта 2021 года подписал постановление правительства России №331 о введении обязательного использования технологий информационного моделирования на объектах госзаказа. В рамках поручений заместителя председателя Правительства РФ Д.Н. Чернышенко от 9 марта 2021 года НГАСУ (Сибстрин) включен в список вузов для массового обучения специалистов использованию технологий информационного моделирования.

Возобновила работу летняя школа инженерно-технологического центра НГАСУ (Сибстрин) «Инжетроник»: школьников ждут новые интересные программы

1 июня 2021 года возобновила свою работу летняя школа ИТЦ «Инжетроник». Первыми учащимся летних программ стали ученики 10 класса школы № 96 г. Новосибирска. В рамках договора о сотрудничестве ребята поучаствовали в программах «English in fiction» и «Гидротехника». В ходе курса «English in fiction» ребята узнали, каково место английского языка среди других индоевропейских языков, что такое Нормандское завоевание Англии и как оно повлияло на развитие английского языка. Решая лингвистические задачи, они на практике выявляли фонетические и орфографические различия между латинскими, английскими, французскими и русскими словами, имеющими общее происхождение. На второй день ребята познакомились с кельтским субстратом в английском языке, больше узнали...

Силы сопротивления воздуха - Энциклопедия по машиностроению XXL

Самолет начинает пикировать без начальной вертикальной скорости. Сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости. Найти зависимость между вертикальной скоростью в данный момент, пройденным путем и максимальной скоростью пикирования.  [c.204]

При полете снаряда вращение его вокруг оси симметрии замедляется действием момента силы сопротивления воздуха, равного /гш, где со — угловая скорость вращения снаряда, к — постоянный коэффициент пропорциональности. Определить закон убывания угловой скорости, если начальная угловая скорость равна шо, а момент инерции снаряда относительно оси симметрии равен ].[c.284]


Рассмотрим задачу о падении тела в воздухе с малой по сравнению с радиусом Земли высоты. Тогда действующую на тело силу тяжести Р и плотность воздуха р можно считать величинами постоянными. Полагая одновременно, что при падении тело движется поступательно, будем его рассматривать как материальную точку. Действующую на тело силу сопротивления воздуха определяем по формуле (8) пз 76 ее модуль  [c.196]

Задача 98. Груз массой т=2 кг, брошенный со скоростью У(,= 20-м/с из пункта А, находящегося на высоте Л=5 м (рис. 235), имеет в точке падения С скорость Ui=16m/ . Определить, чему равна работа действующей на груз щи его движении силы сопротивления воздуха R.  [c.215]

Решение. На груз при его движении действуют сила тяжести Р и сила сопротивления воздуха R. По теореме об изменении кинетической энергии, считая груз материальной точкой, имеем  [c. 215]

Задача 150. Вертикальный цилиндрический ротор, момент инерции которого относительно осй Oi равен J, (рис. 323), приводится во вращение приложенным к нему моментом Найти, как изменяется при движении угловая скорость ротора ш, если (Oq=0, а момент сил сопротивления воздуха пропорционален ш, т. е. /М  [c.325]

Из внешних сил работу Совершает только сила сопротивления воздуха, так как сопротивлением качению мы пренебрегаем, а работа сил трения и колес  [c.332]

Коэффициент k равен модулю силы сопротивления воздуха, приходящейся на единицу массы движущегося тела, М при скорости его, равной единице, и имеет размерность (с- ).  [c.21]

Колеса автомашины катятся без скольжения. Силой сопротивления воздуха пренебречь.  [c.311]

Зная массу начального запаса горючего nv и массу корпуса сна-. ряда /йо, определить его скорость в момент сгорания последней порции горючего. Силой сопротивления воздуха пренебречь в начальный момент скорость снаряда равнялась нулю.[c.577]

Задача 804. Материальной точке, находящейся па поверхности Земли (радиус Земли равен R), сообщена начальная вертикальная скорость Vg= 2gR (вторая космическая скорость). Определить уравнение движения точки, пренебрегая силой сопротивления воздуха.  [c.299]

Задача 825. Принимая силу сопротивления воздуха в свободном полете планера равной F = kv, где k—коэффициент пропорциональности, V—скорость планера, определить расстояние, которое пролетит планер за t сек от момента, когда его скорость была равна v . Считать, что движение планера происходит по горизонтальной прямой. Масса планера равна т.  [c.307]

Задача 828. Парашютист массой т совершает прыжок с неподвижного вертолета. Сила сопротивления воздуха равна R = kSv, где k — постоянный коэффициент, а S — площадь проекции раскрытого парашюта на плоскость, перпендикулярную направлению движения. Определить величину S, необходимую для того, чтобы скорость парашютиста не превышала заданной величины и р.[c.307]


Задача 847. С поверхности Земли брошено вверх тело со скоростью Определить, с какой скоростью тело упадет обратно на землю, если сила сопротивления воздуха R = mkv , где ft —постоянная, т—масса тела.  [c.310]

Задача 1387 (рис. 759). Как должна изменяться масса тела, для того чтобы оно двигалось вертикально вверх с постоянной скоростью Ц , если относительная скорость истечения газов постоянна и равна и Учесть изменение с высотой силы притяжения Земли (радиус R). Силой сопротивления воздуха пренебречь, начальная масса тела равна w,,.  [c.508]

Итак, в случае а О все фазовые траектории асимптотически приближаются к устойчивому состоянию равновесия, а фазовый портрет системы имеет вид, показанный на рис. 3.17. Таким образом, при наличии сил сопротивления воздуха планер при любых начальных условиях приходит к единственному устойчивому равновесному режиму. Если начальная скорость планера достаточно велика, то планер совершит сначала одну или несколько мертвых нетель, затем ио волнообразно затухающей траектории будет приближаться к траектории прямолинейного полета. Одна из возможных траекторий полета планера показана на рис. 3.18.  [c.66]

Пусть в воздухе падает вертикально некоторое тело. На тело будут действовать сила тяжести mg и сила сопротивления воздуха R (рис. 329).  [c.355]

В качестве иллюстрации необходимого условия равновесия трех непараллельных сил приведем такой пример. Для установившегося движения самолета, т. е. чтобы он мог, не теряя набранной высоты, лететь равномерно и прямолинейно, необходимо, чтобы система действующих сил была уравновешенной. Можно считать, что на самолет действуют три силы его иес, сила тяги и сила сопротивления воздуха (точнее, равнодействующая всех сил сопротивления воздуха, действующих на различные части самолета). Для равновесия этих трех сил необходимо, чтобы их линии действия пересекались в одной точке. Линией действия веса самолета является вертикаль, проходящая через центр тяжести, а сила тяги действует вдоль оси пропеллера. Отсюда вытекает правило, называемое основным правилом самолетостроения равнодействующая сил сопротивления воздуха должна пересекать ось пропеллера в той же точке, где ее пересекает вертикаль, проходящая через центр тяжести самолета.  [c.25]

Сила сопротивления воздуха не существовала бы, если бы  [c.26]

При движении тела вблизи земной поверхности на тело кроме силы тяжести действуют различные диссипативные силы, например сила сопротивления воздуха, поэтому закон сохранения механической энергии здесь неприменим происходит рассеяние механической энергии, переход ее в другие немеханические виды. Вместе с тем и немеханические виды энергии могут переходить в механическую энергию. Переход не только механической, но и всякой другой энергии из данного вида в эквивалентное количество энергии всякого другого вида подчинен всеобщему закону сохранения и превращения энергии, изучаемому в курсах физики. Согласно этому закону во всякой изолированной системе сумма энергий всех видов (кинетической, потенциальной, тепловой, электрической и т. п.) остается постоянной.  [c.242]

Пример 3.5.1. Относительно инерциальной системы отсчета материальная точка движется в поле параллельных сил тяжести. Помимо силы тяжести на точку действует сила сопротивления воздуха, пропорциональная скорости точки и направленная противоположно скорости. Найти закон движения точки.  [c.170]

Если, например, рассматриваемой системой тел является железнодорожный поезд, то внешними силами являются силы веса вагонов и тепловоза, действие рельс на колеса вагонов и тепловоза, силы сопротивления воздуха. Внутренними силами являются натяжения в стяжках, сила давления газа и т. п.  [c.52]

Пример 2. Материальная точка массой т брошена с поверхности Земли со скоростью t o под углом а. к горизонту в вертикальной плоскости (рис. 197). Найти уравнения движения точки, если сила сопротивления воздуха, направленная против  [c. 222]


Пример 2. Самолет набирает высоту с постоянной скоростью под углом 60° к горизонту. Сила тяжести самолета движению самолета Я = 8,1 кН. Горизонтальный ветер создает дополнительное сопротивление Я ==  [c.19]

Пример 2. Материальная точка массой т (рис. 13) брошена с поверхности Земли со скоростью под углом а к горизонту в вертикальной плоскости. Найти уравнения движения точки, если сила сопротивления воздуха, направленная против скорости, пропорциональна скорости и массе, т. е. / = kmv, где k — постоянный коэффициент пропорциональности.  [c.241]

Тело массой т = 20 кг падает по вертикали, сила сопротивления воздуха R = 0,04и . Определить максимальную скорость падения тела. (70,0)  [c.194]

Изучением движения снаряда в воздухе занимается внешняя баллистика. В настоящем параграфе мы рассмотрим основную задачу внешней баллистики в схематизированной и упрощенной постановке. Отвлекаясь от влияния формы снаряда и его вращения, от изменения плотности воздуха с высотой полета снаряда, от влияния вращения Земли, скорости ветра и многих других факторов, рассматриваемых во внешней баллистике, примем снаряд за материальную точку М массы т, совершающую движение под действием двух сил (рис. 242) силы тяжести G = mg и силы сопротивления воздуха D, направленной по касательной к траектории снаряда в сторону, противоположную движению, и являющейся заданной функцией скорости v эту функцию обозначим через mf(v). Естественные уравнения движения снаряда будут иметь вид  [c.47]

Определить, с какой угловой скоростью w упадет на землю спиленное дерево массы М, если его центр масс С расположен на расстоянии h от основания, а силы сопротивления воздуха создают момент сопротивления причем тег — —аф , где а = onst. Момент инерции дерева относительно оси z, совпадающей с осью, вокруг которой поворачивается дерево при падении, равен /.  [c.279]

Определить время Т полного оборота оси симметрии артиллерийского снаряда вокруг касательной к траектории центра масс снаряда. Это движение происходит в связи с действием силы сопротивления воздуха / = 6,72 кН, приближенно направленной параллельно касательной и приложенной к оси снаряда на расстоянии к = 0,2 м от центра масс снаряда. Момент количества движения снаряда относительно его оси симметрии равен Ц850 кг-м /с.  [c.311]

Движение космического корабля после его отделения oi остатков ракеты-носителя соверщается под действием силы тяготения Земли при старте с ее поверхности. Высота над Землей, где космический корабль начинает свое автономное движение после работы двигателей, достаточно велика и силой сопротивления воздуха можно пренебречь. Можно пренебречь также силами тяготения Солнца и других планет, если движение космического корабля происходит вблизи Земли.  [c.546]

Задача 831. Модель реактивного самолета массой 85 кг развивает силу тяги, равную 9,8 кн, и имеет начальную скорость 150л /се/с. Зная, что предельная скорость при данной тяге равна 250 Mj K, и считая силу сопротивления воздуха пропорциональной квадрату скорости, найти время, по истечении которого скорость модели будет отличаться от предельной на 5 м сек. Действием силы тяжести и изменением массы модели пренебречь.  [c.308]

Задача 848. При измерении заряда электрона изучают падение масляной капли в воздухе. Найти уравнение движения капли, если на нее действуют сила тяжести, сила сопротивления воздуха, равная bniiav (р.—вязкость воздуха, а—радиус капли, v—скорость капли), и постоянная сила со стороны электрического поля, равная qE и направленная вверх (q — заряд капли, = onst — напряженность поля). Принять, что капля имеет форму шара, плотность р и начальную скорость, равную нулю.  [c.310]

Задача 862. Последней ступени ракеты массой т сообщили некоторую вертикальную скорость на высоте h над Землей. Определить, какова должна быть величина этой скорости для тоео, чтобы ракета поднялась на высоту Н от поверхности Земли, если сила сопротивления воздуха прямо пропорциональна квадрату ее скорости и обратно пропорциональна квадрату расстояния до центра Земли (коэффициент пропорциональности k). Какова должна быть величина v для того, чтобы ракета удалилась в бесконечность Н—)-оо) Радиус Земли равен R.  [c.313]

Пример 2. Точка массой т падает вертикально вниз без начальной скорости под действием силы тялтести, испытывая силу сопротивления воздуха Р, величина которой пропорциональна квадрату скорости и массе точки, т. е. 7 = /гта , где к — постоянный коэффициент. Найти уравнение двингения точки.  [c.216]

Пример 2. Точка массой т (рис. 9) падает вертикально вниз без начальной скорости под действием силы тяжести, испытыв[c.236]

Действительно, на вагон действует, например, сила сопротивления воздуха, являющаяся функцией скорости вагона. За.мепяя эту силу постоянной величиной, мы отходим далеко от действительной физической картины движения вагона.  [c.105]


Силы сопротивления движению автомобиля - Силы, действующие на движущийся автомобиль - Ходовая часть - Автомобиль

5 июля 2011г.

Автомобиль по ровному шоссе надо толкать с меньшей силой, чем в гору. Против ветра автомобилю двигаться труднее, чем по ветру.

Сопротивление качению колес автомобиля. Трение качения объясняется тем, что при перекатывании одного тела по другому оба тела деформируются и на это затрачивается работа. Чем сильнее деформация, тем больше сила трения качения. Благодаря упругости шины значительно уменьшается тряска во время движения, но одновременно увеличивается сопротивление качению. У автомобильного пневматического колеса оно значительно больше, чем у металлических колес железнодорожных вагонов.

Силу сопротивления качению колес определяют динамометром, буксируя автомобиль по дороге.

Установлена следующая зависимость между силой Fк сопротивления качению колес и силой тяжести автомобиля:

где: G — сила тяжести автомобиля; f — коэффициент трения качения колеса автомобиля; по дороге с асфальтобетонным покрытием он равен 0,015; по каменному покрытию — 0,020; по проселочной дороге — 0,03 и по песку — 0,15.

Сопротивление воздуха движению автомобиля тем больше, чем выше скорость движения и значительнее лобовая площадь автомобиля. Сила Fω сопротивления воздуха также зависит от формы кузова автомобиля — его обтекаемости.

Установлено, что:

где: S — лобовая площадь автомобиля, м2; υ — скорость движения автомобиля, м/сек; k — коэффициент обтекаемости автомобиля, н * сек2/м* (кгс Х сек24).

Поскольку при движении на автомобиль всегда действуют сила Fк сопротивления качению колес и сила Fω сопротивления воздуха, то для поддержания равномерного движения на горизонтальной дороге необходимо, чтобы тяговая сила Рс была равна сумме этих двух сил:

Сопротивление движению на подъем. При движении на подъем необходимо затрачивать некоторую дополнительную силу Fh.


Схема движения автомобиля на подъеме


Если обозначить силу тяжести автомобиля через G, а угол между осью дороги и горизонтальной плоскостью через а, то вследствие разложения сил:

Подъемы и спуски на автомобильных дорогах принято характеризовать не углом α, а так называемым уклоном, равным отношению высоты h подъема к его основанию b.

Очевидно, уклон численно равен тангенсу угла α:

Обычно уклоны на автомобильных дорогах не превышают 0,06 — 0,08. В случае равномерного движения автомобиля на подъем сила тяги должна быть равна сумме сил сопротивления качению, сопротивления воздуха и сопротивления движению на подъем:

На спусках сила Fh направлена в сторону движения автомобиля.

В этом случае:

Если к ведущим колесам подвести момент, обеспечивающий превышение силы тяги над суммой сил сопротивления движению, то автомобиль будет двигаться ускоренно.

Сила Fj, вызывающая ускорение автомобиля, будет равна:

Работа этой силы на пути S разгона, выражающаяся произведением FjS, идет на увеличение кинетической энергии движущегося автомобиля (повышение его скорости).

Когда тяговая сила окажется меньшей, чем сумма сил сопротивления движению, автомобиль будет двигаться замедленно.

Величина силы Fj, вызывающей замедление и направленной в этом случае противоположно движению автомобиля, равна:

Контрольные вопросы

Как возникает тяговая сила на ведущих колесах автомобиля?

Как увеличить коэффициент сцепления колес с дорогой?

Как увеличить тяговую силу автомобиля?

Назовите силы сопротивления движению автомобиля.

От чего зависит сопротивление качению колес автомобиля?

От чего зависит сопротивление воздуха движению автомобиля?

Нарисуйте схему, объясняющую возникновение сопротивления движению автомобиля на подъем.

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Сила тяжести, трения, реакции опоры, упругости, Архимеда, сопротивления, вес. Направление, точка приложения, природа возникновения

Тестирование онлайн

Что надо знать о силе

Сила - векторная величина. Необходимо знать точку приложения и направление каждой силы. Важно уметь определить какие именно силы действуют на тело и в каком направлении. Сила обозначается как , измеряется в Ньютонах. Для того, чтобы различать силы, их обозначают следующим образом

Ниже представлены основные силы, действующие в природе. Придумывать не существующие силы при решении задач нельзя!

Сил в природе много. Здесь рассмотрены силы, которые рассматриваются в школьном курсе физики при изучении динамики. А также упомянуты другие силы, которые будут рассмотрены в других разделах.

Сила тяжести

На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли. Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле

Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз.

Сила трения

Познакомимся с силой трения. Эта сила возникает при движении тел и соприкосновении двух поверхностей. Возникает сила в результате того, что поверхности, если рассмотреть под микроскопом, не являются гладкими, как кажутся. Определяется сила трения по формуле:

Сила приложена в точке соприкосновения двух поверхностей. Направлена в сторону противоположную движению.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила реакции опоры

Представим очень тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол. То есть вверх. Эта сила называется реакцией опоры. Название силы "говорит" реагирует опора. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору. Природа ее возникновения на молекулярном уровне. Предмет как бы деформировал привычное положение и связи молекул (внутри стола), они, в свою очередь, стремятся вернуться в свое первоначальное состояние, "сопротивляются".

Абсолютно любое тело, даже очень легкое (например,карандаш, лежащий на столе), на микроуровне деформирует опору. Поэтому возникает реакция опоры.

Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой , но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как

Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. Направлена перпендикулярно опоре.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила упругости

Это сила возникает в результате деформации (изменения первоначального состояния вещества). Например, когда растягиваем пружину, мы увеличиваем расстояние между молекулами материала пружины. Когда сжимаем пружину - уменьшаем. Когда перекручиваем или сдвигаем. Во всех этих примерах возникает сила, которая препятствует деформации - сила упругости.

Закон Гука

Сила упругости направлена противоположно деформации.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

При последовательном соединении, например, пружин жесткость рассчитывается по формуле

При параллельном соединении жесткость

Жесткость образца. Модуль Юнга.

Модуль Юнга характеризует упругие свойства вещества. Это постоянная величина, зависящая только от материала, его физического состояния. Характеризует способность материала сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Значение модуля Юнга табличное.

Подробнее о свойствах твердых тел здесь.

Вес тела

Вес тела - это сила, с которой предмет воздействует на опору. Вы скажете, так это же сила тяжести! Путаница происходит в следующем: действительно часто вес тела равен силе тяжести, но это силы совершенно разные. Сила тяжести - сила, которая возникает в результате взаимодействия с Землей. Вес - результат взаимодействия с опорой. Сила тяжести приложена в центре тяжести предмета, вес же - сила, которая приложена на опору (не на предмет)!

Формулы определения веса нет. Обозначается эта силы буквой .

Сила реакции опоры или сила упругости возникает в ответ на воздействие предмета на подвес или опору, поэтому вес тела всегда численно одинаков силе упругости, но имеет противоположное направление.


Сила реакции опоры и вес - силы одной природы, согласно 3 закону Ньютона они равны и противоположно направлены. Вес - это сила, которая действует на опору, а не на тело. Сила тяжести действует на тело.

Вес тела может быть не равен силе тяжести. Может быть как больше, так и меньше, а может быть и такое, что вес равен нулю. Это состояние называется невесомостью. Невесомость - состояние, когда предмет не взаимодействует с опорой, например, состояние полета: сила тяжести есть, а вес равен нулю!


Определить направление ускорения возможно, если определить, куда направлена равнодействующая сила

Обратите внимание, вес - сила, измеряется в Ньютонах. Как верно ответить на вопрос: "Сколько ты весишь"? Мы отвечаем 50 кг, называя не вес, а свою массу! В этом примере, наш вес равен силе тяжести, то есть примерно 500Н!

Перегрузка - отношение веса к силе тяжести

Сила Архимеда

Сила возникает в результате взаимодействия тела с жидкость (газом), при его погружении в жидкость (или газ). Эта сила выталкивает тело из воды (газа). Поэтому направлена вертикально вверх (выталкивает). Определяется по формуле:

В воздухе силой Архимеда пренебрегаем.

Если сила Архимеда равна силе тяжести, тело плавает. Если сила Архимеда больше, то оно поднимается на поверхность жидкости, если меньше - тонет.


Электрические силы

Существуют силы электрического происхождения. Возникают при наличии электрического заряда. Эти силы, такие как сила Кулона, сила Ампера, сила Лоренца, подробно рассмотрены в разделе Электричество.

Схематичное обозначение действующих на тело сил

Часто тело моделируют материальной точкой. Поэтому на схемах различные точки приложения переносят в одну точку - в центр, а тело изображают схематично кругом или прямоугольником.

Для того, чтобы верно обозначить силы, необходимо перечислить все тела, с которыми исследуемое тело взаимодействует. Определить, что происходит в результате взаимодействия с каждым: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание. Определить вид силы, верно обозначить направление. Внимание! Количество сил будет совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие.

Главное запомнить

1) Силы и их природа;
2) Направление сил;
3) Уметь обозначить действующие силы

Рассмотрим взаимное притяжение предмета и Земли. Между ними, согласно закону гравитации возникает сила

А сейчас сравним закон гравитации и силу тяжести

Величина ускорения свободного падения зависит от массы Земли и ее радиуса! Таким образом, можно высчитать, с каким ускорением будут падать предметы на Луне или на любой другой планете, используя массу и радиус той планеты.

Расстояние от центра Земли до полюсов меньше, чем до экватора. Поэтому и ускорение свободного падения на экваторе немного меньше, чем на полюсах. Вместе с тем, следует отметить, что основной причиной зависимости ускорения свободного падения от широты местности, является факт вращения Земли вокруг своей оси.

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорения свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли.

Сопротивление качению и промышленные колёса

Трение и сопротивление качению

Процесс трения (фрикционное взаимодействие) играет важную роль в промышленном мире и повседневной жизни. Сила трения оказывает сопротивление скольжению, вращению, качению, полёту объекта из-за его контакта с другим объектом. Она может быть полезной (к примеру, когда нужно задействовать тормоза, чтобы остановить автомобиль), или вредной (при попытке ехать с ногой на педали тормоза). Эта статья расскажет о важном аспекте промышленных колёс – о сопротивлении качению.

Сопротивление качению – притормаживающее действие, которое оказывает поверхность пола на шинку (контактный слой) катящегося колеса. Оно является мерой энергии, потерянной на определённом расстоянии. 

Рассмотрим катящееся по плоской поверхности колесо. Его шинка деформируется, что вызывает некоторое сопротивление движению качения. Плоская поверхность также может деформироваться, особенно если она мягкая. Хорошие примеры сильно сопротивляющихся вращению поверхностей  – грязь или песок. Катить тележку по асфальту значительно легче, чем по песку. 

Факторы, влияющие на рассеивание энергии катящегося промышленного колеса:

  •     трение контактирующих поверхностей;
  •     упругие свойства материалов;
  •     грубость поверхностей.
На рисунке 1: Деформация поверхностей происходит до степени, определённой их упругими свойствами.

Трение качения и трение скольжения 

Коэффициент трения качения не следует путать с коэффициентом трения скольжения. Коэффициент трения скольжения выражает отношение силы трения между телами и силы, прижимающей тела друг к другу. Данный коэффициент зависит от типа используемых материалов. К примеру, сталь на льду имеет низкий коэффициент трения, а резина на асфальте имеет высокий коэффициент трения. 

Рисунок 2 поясняет понятие трения скольжения. Представьте силу, которую нужно применить, чтобы протянуть тяжёлый ящик по полу. Статическое трение требует применения определённой силы, чтобы сдвинуть ящик с места. С началом движения, возникает динамическое трение, требующее постоянного приложения определенной силы для поддержания движения. В этом примере, человек, толкающий ящик, прикладывает силу Fapp, ящик весит N, а пол создает силу трения f, которая сопротивляется движению.  

Причина, по которой мы используем колёса для перемещения материалов в том, что они позволяют тратить значительно меньше силы. Представьте, что приходится волочь холодильник или пианино! Более того, подумайте, насколько легче было бы передвинуть вышеупомянутый ящик, если бы применялись колёса. 

Сила, требуемая для передвижения оборудования на колёсах, велика только при старте. Ее часто называют «первоначальной или «стартовой» силой. Как только получено нужное ускорение, для продолжения движения необходима гораздо меньшая сила, которую называют «перманентной» или «катящей». Как правило «стартовая» сила превышает ее в 2-2.5 раза. 

Расчёт силы трения качения

Помочь узнать сопротивление качению промышленных колёс помогает коэффициент трения качения. Его значение для различных материалов получено эмпирическим путем и может варьироваться в зависимости от скорости вращения колеса, нагрузки на колесо, материала опорной поверхности.

В таблице ниже приведены коэффициенты трения качения наиболее распространенных материалов, из которых изготавливают промышленные колеса.  Неудивительно, что самый мягкий, легко деформирующийся материал (резина) обладает самым высоким коэффициентом трения качения, а самый твёрдый материал (кованая сталь) – самым низким.  

Материал  шинки (контактного слоя колеса)

Материал пола

Коэффициент трения качения

(масса груза – 600 кг, скорость – 5 км/ч)

Кованая сталь

сталь

0.019

Чугун

сталь

0.021

Твёрдая резина

сталь

0.303

Полиуретан

сталь

0.03–0.057

Литой нейлон

сталь

0.027

Фенол

сталь

0.026

Формула для расчётов

F = f х F/R

  F = сила трения качения 
  f = коэффициент трения качения

  W = сила давления на опору (вес)
  R = радиус колеса

Из формулы видно, что сила трения качения F пропорциональна силе давления на опору W и обратно пропорциональна радиусу R колеса. Таким образом, диаметр колес играет важную роль при транспортировке тяжёлых грузов. 

Узнав силу трения качения каждого и умножив ее на число, можно узнать примерную силу сопротивления движению. Однако вышеприведенная формула неточна, потому что не учитывает другие факторы, влияющие на лёгкость качения (к примеру, силу адгезии). 

Как выбрать промышленные колёса для лёгкого передвижения?

Чтобы снизить сопротивление качению, необходимо выбирать колёса большого диаметра и из материалов с низким коэффициентом трения. 
Выбор подшипников не столь критичен для лёгкости хода тележки, как диаметр и материал шинки. Понятно, что подшипники качения предпочтительнее подшипников скольжения. Также стоит учитывать, что шариковые и роликовые подшипники лучше выдерживают нагрузки, меньше изнашиваются и дольше служат. 

Главные факторы, влияющие на сопротивление качению:

  •     масса;
  •     диаметр колес;
  •     материал и мягкость шинки;
  •     материал и качество поверхности пола;
  •     условия на полу (грубость поверхности, чистота, наклон и т.д.).

Факторы, которые обычно игнорируют:

  •     тип подшипников;
  •     рисунок протектора;
  •     эффект скольжения или адгезии;
  •     температура окружающей среды;
  •     уклоны поверхности.

    Общие рекомендации:

  1. Покупайте колесо промышленное, основываясь на грузоподъёмности и состоянии полов.
  2. Дополнительно принимайте во внимание: диапазон температур, ударопрочность, устойчивость к влаге, стойкость к свету и химикатам, возможность восстановления.
  3. Выбирайте максимально большой из возможных диаметров.
  4. Остановите выбор на шинке с минимальным сопротивлением качению.
  5. Подсчитайте силу сопротивления качению, принимая во внимание величину «стартовой» силы.
  6. Учитывайте фактор безопасности.
  7. Помните про уклоны поверхности. Сопротивление качению возрастает на подъёмах и снижается на спусках. F = Fx/cosa. 
  8. Для буксировки самоходным транспортом лучше выбирать промышленные колёса с шариковыми подшипниками в оси. Только они обеспечат большой пробег, выдержат высокие скорости и нагрузки.

Легкой вам работы!

Resistive Force - обзор

Решение

Эта проблема должна быть разбита на две части: проблема начального значения для объекта над прудом и проблема начального значения для объекта ниже поверхности пруда. Задача начального значения над поверхностью пруда оказывается равной

{dv / dt = 32 − vv (0) = 0.

Однако, чтобы определить начальную задачу определения скорости объекта под поверхностью пруда, необходимо знать скорость объекта, когда он достигает поверхности.Следовательно, скорость объекта над поверхностью должна быть определена путем решения начальной задачи выше. Уравнение dv / dt = 32 − v разделимо и решается с помощью DSolve в d1.

Очистить [v, y]

d1 = DSolve [{v ′ [t] == ​​32 − v [t], v [0] == 0}, v [t], t]

{{v [ t] → 32e − t (−1 + et)}}

Чтобы найти скорость, когда объект ударяется о поверхность пруда, мы должны знать время, за которое расстояние, пройденное объектом (или смещение объекта) равно 50. Таким образом, мы должны найти функцию смещения, которая выполняется путем интегрирования функции скорости, получая s (t) = 32e − t + 32t − 32.

p1 = DSolve [{y ′ [t] == ​​v [t] /. D1, y [0] == 0}, y [t], t]

{{y [t] → 32e − t) (1 − et + ett)}}

Функция смещения представлена ​​в виде графика на рис. 6.7 (a). Необходимо значение t , при котором объект прошел 50 футов. Это время составляет примерно 2,5 секунды.

Рисунок 6.7. (а) Объект прошел 50 футов, когда t ≈ 2,5. (b) Примерно через 4 секунды объект оказывается на 25 футов ниже поверхности пруда. (Цвета Университета штата Луизиана)

Участок [{y [t] /.p1,50}, {t, 0,5},

PlotStyle → {{Толщина [.01], CMYKColor [.82, .98,0, .12]},

{Толщина [.01], CMYKColor [0, .19, .89,0]}}]

Более точное значение времени, когда объект ударяется о поверхность, определяется с помощью FindRoot. В этом случае получаем t≈2,47864. Затем скорость в это время определяется путем подстановки в функцию скорости, что дает v (2.47864) ≈29.3166. Обратите внимание, что это значение является начальной скоростью объекта, когда он ударяется о поверхность пруда.

t1 = FindRoot [Вычислить [y [t] /.p1] == 50, {t, 2.5}]

{t → 2.47864}

v1 = d1 / .t1

{{v [2.47864] → 29.3166}}

Таким образом, задача начального значения, определяющая скорость объекта под поверхностью пруда равна

{dv / dt = 32−6vv (0) = 29,3166.

Решением этой начальной задачи является v (t) = 163 + 23.9833e − t, и интегрируя для получения функции смещения (начальное смещение равно 0), получаем s (t) = 3.99722−3.99722e − 6t + 163t. . Эти шаги выполняются в d2 и p2.

d2 = DSolve [{v ′ [t] == ​​32−6v [t], v [0] == v1 [[1,1,2]]}, v [t], t]

{{v [t] → 5.33333e − 6t (4.49686 + e6t)}}

p2 = DSolve [{y ′ [t] == ​​v [t] /. d2, y [0] == 0}, y [t] , t]

{{y [t] → 5.33333e − 6.t (−0.749476 + 0.749476e6.t + 1.e6.tt)}}

Эта функция смещения затем представлена ​​на рис. 6.7 (b) чтобы определить, когда объект находится на глубине 25 футов ниже поверхности пруда. На этот раз примерно 4 секунды.

График [{y [t] /. P2,25}, {t, 0,5},

PlotStyle → {{Толщина [.01], CMYKColor [.82, .98,0, .12]},

{Толщина [.01], CMYKColor [0, .19, .89,0]}}]

Более точное приближение времени, в которое объект На глубине 25 футов под поверхностью пруда получается FindRoot. В этом случае получаем t≈3,93802. Наконец, время, необходимое для того, чтобы объект достиг поверхности пруда, добавляется ко времени, необходимому ему для прохождения 25 футов под поверхностью, чтобы увидеть, что примерно 6,41667 секунды требуется для того, чтобы объект переместился с высоты 50 футов над прудом. на глубину 25 футов ниже поверхности.

t2 = FindRoot [Evaluate [y [t] /. P2] == 25, {t, 4}]

{t → 3.93802}

t1 [[1,2]] + t2 [[1,2] ]]

6.41667 □

Сила сопротивления, Рон Куртус

SfC Home> Физика> Сила>

Рона Куртуса (от 29 сентября 2015 г.)

A Сила сопротивления - это сила, которая препятствует движению объекта или сопротивляется ему. Он действует в направлении, противоположном любому движению или приложенной силе, которая пытается переместить объект.Он считается пассивным в том смысле, что он не активен и не применяется, и в нем нет явного агента силы.

Самая распространенная сила сопротивления - трение, когда объект удерживается от скольжения по поверхности. Другой формой силы сопротивления является сопротивление жидкости, когда объект пытается пробиться сквозь жидкий материал.

Если объект или материал движется по отношению к другому объекту, он может обеспечить приложенную, а также резистивную силу к объекту.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

  • Что такое сила сопротивления трения?
  • Что такое сила сопротивления жидкости?
  • Какая прилагаемая сила сопротивления?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Конвертация единиц



Сила сопротивления трения

Когда свободно движущийся объект скользит по поверхности, он может столкнуться с силой сопротивления трения между поверхностями, которая может замедлить и даже остановить движение объекта.

Если объект толкает или тянет приложенная сила, его ускорение будет уменьшено за счет трения. Если сила трения больше приложенной силы, объект не будет двигаться вперед.

Когда на объект действуют приложенная сила и сила сопротивления, результирующее ускорение равно разнице между силами, при условии, что приложенная сила больше.

Движение против трения

Например, в случае, если объект толкает по полу против силы трения:

F R = F - F r

где

  • F R - результирующая сила
  • F - сила, толкающая объект ( F = ma )
  • F r - сила сопротивления трения ( F r = мкН )

Приложенная сила меньше силы сопротивления

Если приложенная сила меньше силы сопротивления ( F r ), объект не будет двигаться.Например, вы можете толкнуть очень тяжелый ящик, но не сможете его сдвинуть.

( Примечание , что, хотя ваши усилия могут быть большими, объем проделанной вами работы равен нулю, потому что коробка не двигалась.)

Ящик, который толкают по поверхности настила, испытывает сопротивляющую силу трения. Если дека движется с некоторой скоростью в любом направлении, трение все равно сохраняется, потому что оно не является функцией скорости.

(Дополнительную информацию см. В разделе «Сила сопротивления трения».)

Гидравлическое сопротивление

Сопротивлением жидкости может быть сопротивление воздуха, воды или сопротивление другого жидкого материала, даже бурового раствора.

Сопротивление жидкости возникает, когда твердый объект проталкивается через жидкость, например воду, или газ, например воздух.

Например, как только автомобиль набрал скорость и позволил ему свободно двигаться по инерции на ровной дороге, сопротивление воздуха и трение качения замедлят его, пока он не остановится. Кроме того, вы можете задействовать тормоза, чтобы замедлить и остановить машину.

Однако сопротивление жидкости является функцией относительной скорости объекта, движущегося в жидкости.

Приложенная сила сопротивления

Трение и сопротивление жидкости - это силы сопротивления, когда материал неподвижен. Однако оба они также могут вносить свой вклад в качестве приложенной силы, когда материалы или объекты движутся относительно друг друга.

Например, лодка, движущаяся по стоячей воде, испытывает силу сопротивления воды. Если вода движется в том же направлении, что и лодка, но с меньшей скоростью, сила сопротивления воды уменьшается.Однако, если вода движется в том же направлении, что и лодка, но с большей скоростью, вода действует как приложенная сила и толкает лодку вперед.

Если вода движется в направлении, противоположном движению лодки, она оказывает на лодку силу, замедляя ее.

Сводка

Сила сопротивления препятствует движению или сопротивляется ему и действует в направлении, противоположном любому движению или приложенной силе. Трение - самая распространенная сила сопротивления. Свободно движущийся объект можно замедлить и даже остановить, оказав сопротивление.Скорость ускорения толкаемого объекта может быть уменьшена за счет силы сопротивления. Приложенная сила может даже не преодолеть большое сопротивление.


Не сопротивляться изменениям


Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайты

Сила сопротивления - Википедия

Движение в присутствии сил сопротивления - Индийская онлайн-академия

Средняя сила сопротивления, прилагаемая деревянным блоком к пуле - Упражнение

Сила сопротивления - Сила против драгстера

Drag (Физика) - Википедия

Физические ресурсы

Книги

Книги по физике силы с самым высоким рейтингом


Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
force_resistive.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.

Авторские права © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа чемпионов

По физике

Сила сопротивления

Что такое сопротивление воздуха? - Вселенная сегодня

Здесь, на Земле, мы склонны воспринимать сопротивление воздуха (также известное как «сопротивление») как должное. Мы просто предполагаем, что когда мы бросаем мяч, запускаем самолет, спускаемся с орбиты космического корабля или стреляем пулей из пушки, то ее движение через нашу атмосферу естественным образом замедлит ее.Но в чем причина этого? Каким образом воздух может замедлить объект, находится ли он в свободном падении или в полете?

Из-за того, что мы полагаемся на воздушные путешествия, наш энтузиазм в освоении космоса, а также нашу любовь к спорту и доставке вещей в воздух (включая нас самих), понимание сопротивления воздуха является ключом к пониманию физики и неотъемлемой частью многих научных дисциплин. Как часть дисциплины, известной как гидродинамика, она применяется в областях аэродинамики, гидродинамики, астрофизики и ядерной физики (и это лишь некоторые из них).

определение:

По определению, сопротивление воздуха описывает силы, которые противостоят относительному движению объекта, когда он проходит через воздух. Эти силы сопротивления действуют противоположно скорости набегающего потока, замедляя тем самым объект. В отличие от других сил сопротивления, сопротивление напрямую зависит от скорости, поскольку это составляющая чистой аэродинамической силы, действующая противоположно направлению движения.

Другими словами, сопротивление воздуха - это результат столкновений передней поверхности объекта с молекулами воздуха.Таким образом, можно сказать, что двумя наиболее распространенными факторами, которые имеют прямое влияние на величину сопротивления воздуха, являются скорость объекта и площадь поперечного сечения объекта. Следовательно, увеличение скорости и площади поперечного сечения приведет к увеличению сопротивления воздуха.

Изображение, показывающее пулю и воздух, обтекающий ее, что дает визуальное представление о сопротивлении воздуха. Источники: Эндрю Дэвидхази / Рочестерский технологический институт

С точки зрения аэродинамики и полета сопротивление относится как к силам, действующим противоположно силе тяги, так и к силам, действующим перпендикулярно ей (т.е. поднимать). В астродинамике атмосферное сопротивление является как положительной, так и отрицательной силой в зависимости от ситуации. Это одновременно и утечка топлива, и эффективность во время взлета, и экономия топлива при возвращении космического корабля на Землю с орбиты.

Расчет сопротивления воздуха:

Сопротивление воздуха обычно рассчитывается с использованием «уравнения сопротивления», которое определяет силу, испытываемую объектом, движущимся в жидкости или газе с относительно большой скоростью. Математически это можно выразить как:

В этом уравнении FD представляет силу сопротивления, p - плотность жидкости, v - скорость объекта относительно звука, A - площадь поперечного сечения и CD - коэффициент лобового сопротивления.Результат - то, что называется «квадратичным сопротивлением». После того, как это определено, вычисление количества энергии, необходимой для преодоления сопротивления, включает аналогичный процесс, который можно математически выразить как:

Здесь Pd - сила, необходимая для преодоления силы сопротивления, Fd - сила сопротивления, v - скорость, p - плотность жидкости, v - скорость объекта относительно для звука A - это площадь поперечного сечения, а Cd - коэффициент лобового сопротивления.Как видно, потребность в мощности - это куб скорости, поэтому, если требуется 10 лошадиных сил, чтобы разогнаться до 80 км / ч, потребуется 80 лошадиных сил, чтобы разогнаться до 160 км / ч. Короче говоря, удвоение скорости требует приложения в восемь раз большей мощности.

F-22 Raptor развивает скорость, достаточную для создания звукового удара. Кредит: strangesounds.org

Типы сопротивления воздуху:

В аэродинамике есть три основных типа сопротивления: индуцированное подъемной силой, паразитное и волновое. Каждый из них влияет на способность объекта оставаться в воздухе, а также на мощность и топливо, необходимые для его удержания.Вызванное подъемной силой (или просто индуцированное) сопротивление возникает в результате создания подъемной силы на трехмерном подъемном теле (крыле или фюзеляже). Он состоит из двух основных компонентов: вихревого сопротивления и вязкого сопротивления, вызванного подъемной силой.

Вихри возникают в результате турбулентного перемешивания воздуха с переменным давлением на верхней и нижней поверхностях тела. Они нужны для создания лифта. По мере увеличения подъемной силы увеличивается и сопротивление, вызванное подъемной силой. Для самолета это означает, что по мере увеличения угла атаки и коэффициента подъемной силы до точки сваливания увеличивается и сопротивление, вызываемое подъемной силой.

Напротив, паразитное сопротивление вызывается движением твердого объекта в жидкости. Этот тип перетаскивания состоит из нескольких компонентов, включая «перетаскивание формы» и «сопротивление поверхностным трением». В авиации индуцированное сопротивление имеет тенденцию к увеличению на более низких скоростях, потому что для поддержания подъемной силы требуется большой угол атаки, поэтому с увеличением скорости это сопротивление становится намного меньше, но паразитное сопротивление увеличивается, потому что жидкость быстрее течет вокруг выступающих объектов, увеличивая трение. Комбинированная кривая общего сопротивления минимальна на некоторых скоростях и будет близка к оптимальной эффективности.

Шаттл «Колумбия» запускается в свой первый рейс 12 апреля 1981 года. Предоставлено: NASA.

Волновое сопротивление (сопротивление сжимаемости) создается наличием тела, движущегося с высокой скоростью в сжимаемой жидкости. В аэродинамике волновое сопротивление складывается из множества составляющих в зависимости от скоростного режима полета. В трансзвуковом полете - со скоростью 0,5 Маха или выше, но все же меньше 1,0 Маха (также известной как скорость звука) - волновое сопротивление является результатом локального сверхзвукового потока.

Сверхзвуковой поток возникает на телах, движущихся значительно ниже скорости звука, поскольку местная скорость воздуха на теле увеличивается, когда оно ускоряется над телом.Короче говоря, летательные аппараты, летящие с околозвуковой скоростью, в результате часто испытывают волновое сопротивление. Это увеличивается, когда скорость самолета приближается к звуковому барьеру в 1,0 Маха, прежде чем он станет сверхзвуковым объектом.

В сверхзвуковом полете волновое сопротивление является результатом наклонных ударных волн, образующихся на передней и задней кромках тела. В сильно сверхзвуковых потоках вместо них образуются головные волны. На сверхзвуковых скоростях волновое сопротивление обычно разделяется на две составляющие: волновое сопротивление, зависящее от сверхзвуковой подъемной силы, и волновое сопротивление, зависящее от сверхзвукового объема.

Понимание роли воздушного трения в полете, знание его механики и знание видов силы, необходимой для его преодоления, - все это имеет решающее значение, когда дело доходит до аэрокосмической и космической исследований. Знание всего этого также будет иметь решающее значение, когда придет время исследовать другие планеты в нашей Солнечной системе и в других звездных системах в целом!

Мы написали много статей о сопротивлении воздуха и полете здесь, в Universe Today. Вот статья о том, что такое предельная скорость?, Как летают самолеты? Что такое коэффициент трения? И Что такое сила тяжести?

Если вам нужна дополнительная информация о программах НАСА для самолетов, ознакомьтесь с Руководством по аэродинамике для начинающих, а здесь - ссылка на уравнение сопротивления.

Мы также записали много связанных эпизодов Astronomy Cast. Послушайте, Эпизод 102: Гравитация.

Как это:

Нравится Загрузка ...

6.3A: Только сила сопротивления - Physics LibreTexts

Трудно представить себе реальную ситуацию, в которой единственная сила - это сила сопротивления, пропорциональная скорости. Тело, падающее в воздухе, не годится, потому что помимо силы сопротивления существует ускорение свободного падения. Возможно, мы могли представить себе, как шайба скользит по льду.Предполагается, что на льду нет трения, и единственной силой, воздействующей на шайбу, будет сопротивление воздуха. Это немного искусственная ситуация, потому что мы хотим, чтобы шайба двигалась так быстро, чтобы сила трения была незначительной по сравнению с сопротивлением воздуха, но не настолько быстро, чтобы воздушный поток был турбулентным, - но нам нужно с чего-то начать. Сила трения, по крайней мере в очень хорошем приближении, не является функцией скорости, а является постоянной, и мы начнем с предположения, что она незначительна и что единственная горизонтальная сила, действующая на шайбу, - это сопротивление воздуха и сопротивление воздуха. {- \ gamma t}), \ tag {6.3.5} \ label {eq: 6.3.5} \]

, где \ (x _ {\ infty} = \ frac {v_ {0}} {\ gamma} \). Это показано на рисунке VI.3. Видно, что шайба проходит возможное расстояние \ (x _ {\ infty} \), но только через бесконечное время.

Мы можем получить пространственный интеграл , либо исключив \ (t \) между двумя временными интегралами, либо записав Уравнение движения как

\ [v \ frac {dv} {dx} = - \ gamma v. \ Tag {6.3.6} \ label {eq: 6.3.6} \]

С начальным условием \ (v = v_ {0} \), когда \ (x = 0 \), это становится

\ [v = v_ {0} - \ gamma x, \ tag {6.3.7} \ label {eq: 6.3.7} \]

, что показано на рисунке VI.4. Скорость падает линейно с расстоянием (но экспоненциально со временем), достигая нуля после прохождения конечного расстояния \ (x _ {\ infty} = \ frac {v_ {0}} {\ gamma} \) за бесконечное время.

Этот анализ предполагает, что единственной силой была сила сопротивления, пропорциональная скорости. В случае нашей воображаемой ледяной шайбы мы предполагали, что сила сопротивления была силой воздуха, а трение было незначительным.Конечно, по мере того, как шайба замедляется и сила сопротивления становится меньше, наступит момент, когда сила трения больше не будет незначительной по сравнению с постоянно уменьшающимся сопротивлением воздуха, так что приведенные выше уравнения больше не будут точно описывать движение. Мы вернемся к этому вопросу в п. 3c.

Когда сила сопротивления воздуха имеет значение?

Я часто смотрю на случаи, когда что-то падает. Обычно мы называем это движением «свободного падения», потому что объект движется только под действием силы тяжести.Благодаря только силе тяжести объект имеет постоянное ускорение, и его движение довольно просто смоделировать.

Однако объекты на поверхности Земли обычно имеют силу сопротивления воздуха и на них. Когда мы можем игнорировать эту дополнительную силу и когда это важно?

Моделирование сопротивления воздуха

Допустим, я роняю мяч для пинг-понга. По мере его падения я могу нарисовать следующую силовую диаграмму.

Самая распространенная модель сопротивления воздуха гласит, что величина силы зависит от:

  • Плотности воздуха (ρ).Обычно это значение составляет около 1,2 кг / м 3 .
  • Площадь поперечного сечения объекта ( A ). Мяч для пинг-понга будет иметь площадь поперечного сечения, равную π * r 2 .
  • Коэффициент лобового сопротивления ( C ). Это зависит от формы объекта. Для сферического объекта типично безразмерное значение 0,47.
  • Величина квадрата скорости. Чем быстрее вы едете, тем больше сила сопротивления воздуха.

Направление силы сопротивления воздуха противоположно направлению скорости объекта.Вот почему в выражении стоит отрицательный знак вместе с r - hat (который является единичным вектором в направлении скорости).

Но как найти значения коэффициентов сопротивления для разных объектов? Настоящий ответ заключается в том, что вы должны измерить их экспериментально. Однако в Википедии есть хороший список некоторых значений. А как насчет падающего человека? Мне часто приходится моделировать движение падающего человека, но в списке нет значения C . Есть один трюк, который я могу использовать.

Уловка связана с предельной скоростью. Предположим, что человек выпрыгивает из неподвижного воздушного шара. Сначала на человека действует только сила тяжести, дающая ускорение -9,8 м / с 2 . Однако по мере увеличения скорости человека увеличивается и сила сопротивления воздуха. В какой-то момент сила сопротивления воздуха будет равна по величине силе гравитации, и скорость человека больше не будет увеличиваться. Мы называем это «предельной скоростью».

А теперь самое интересное.В основном принято считать, что предельная скорость парашютиста составляет около 120 миль в час (53,6 м / с). Конечно, это конечная скорость для нормального положения для прыжков с парашютом, голова обращена вниз, а руки и ноги расставлены. Если я предполагаю, что масса человека составляет 70 кг, я могу уравнять сопротивление воздуха и силы тяжести. Кроме того, для простоты я назову все константы перед квадратом скорости просто K (поскольку они не меняются).

Мне нужны только масса и конечная скорость, и я могу построить модель сопротивления воздуха.Да это всего лишь модель. Если вы едете очень быстро, эта модель, вероятно, не подходит. На данный момент это все, с чем мне нужно работать.

Какая высота слишком высока?

Если я уроню объект с некоторой высоты, я могу сделать две вещи, чтобы получить значение времени падения. Во-первых, я мог просто игнорировать сопротивление воздуха и использовать типичное кинематическое уравнение:

Простые машины - рычаги - сила, точка опоры, сопротивление и усилие

Рычаг - это простой механизм, состоящий из жесткого стержня, поддерживаемого в одной точке, известной как точка опоры.Сила , называемая силой усилия, прикладывается в одной точке рычага для перемещения объекта, известного как сила сопротивления, расположенного в другой точке рычага. Типичным примером рычага является лом, используемый для перемещения тяжелого объекта, например камня. Чтобы использовать лом, один конец помещают под стержень, который поддерживается в некоторой точке (опоре) рядом с камнем. Затем человек прикладывает силу к противоположному концу лома, чтобы поднять камень. Рычаг описанного здесь типа является первоклассным рычагом, поскольку точка опоры находится между приложенной силой (силой усилия) и перемещаемым объектом (силой сопротивления).

Эффективность рычага как механизма зависит от двух факторов: сил, прилагаемых на каждом конце, и расстояния каждой силы от точки опоры. Чем дальше человек стоит от точки опоры, тем больше увеличивается его сила на рычаге. Предположим, что камень, который нужно поднять, находится всего в одном футе от точки опоры, а человек, пытающийся поднять камень, стоит в 2 ярдах (1,8 м) от точки опоры. Затем сила человека увеличивается в раз и из шести. Если он или она толкает вниз с силой 30 фунтов (13.5 кг) поднимаемый объект может иметь вес 180 (6 x 30) фунтов (81 кг).

Существуют два других типа рычагов. В одном, называемом рычагом второго класса, сила сопротивления находится между силой усилия и точкой опоры. Щелкунчик - пример рычага второго сорта. Точка опоры в щелкунчике находится на одном конце, где два стержня из металла устройства шарнирно соединены друг с другом. Усилие прилагается к противоположным концам стержней, а сила сопротивления, гайка , которую нужно расколоть, лежит посередине.

В рычаге третьего класса сила усилия находится между силой сопротивления и точкой опоры. Некоторые виды садового инвентаря являются примерами рычагов третьего класса. Например, когда вы используете лопату, вы держите один конец, чтобы он действовал как точка опоры, а другой рукой вытаскиваете кучу земли. Вторая рука - это сила усилия, а собираемая грязь - сила сопротивления. Усилие, прилагаемое вашей второй рукой, находится между силой сопротивления (грязь) и точкой опоры (вашей первой рукой).


Трение и сопротивление | TheSchoolRun

Когда один объект скользит по другому, он начинает замедляться из-за трения. Это означает, что он теряет энергию. Однако энергия не исчезает. Он изменяется от энергии движения (также называйте кинетической энергии ) до тепловой энергии. Вот почему мы потираем руки в холодную погоду. Потирая их, мы создаем трение и, следовательно, тепло. Трение - это сопротивление движению, когда один объект трется о другой. Каждый раз, когда два предмета трутся друг о друга, они вызывают трение. Трение противодействует движению и действует в противоположном направлении.

В некоторых случаях мы хотим предотвратить трение , чтобы было легче двигаться.

  • Хорошим примером этого является шар или колесо. Они катятся, чтобы уменьшить трение .
  • Другой способ уменьшить трение - использовать смазку , такую ​​как консистентная смазка или масло . В машинах и двигателях используется консистентная смазка и масло для уменьшения трения и износа, чтобы они могли служить дольше.
  • Третий способ уменьшить трение - уменьшить на площадь поверхности . Так работают коньки. Тонкое лезвие обеспечивает небольшое трение между коньком и льдом. В коньках также используется смазка, так как лед тает под весом лезвия с использованием воды, позволяющей конькам скользить.

Трение нам тоже очень помогает . В конце концов, мы бы все просто скользили повсюду, если бы не трение, которое могло бы удерживать нас в равновесии! Трение также используется в автомобильных тормозах, когда мы идем или поднимаемся на холм, в наждачной бумаге, разводим костер и т. Д.

Трение имеет множество применений в жизни . Вы зажигаете спичку с помощью трения. Когда вы чиркаете спичкой, трение создает достаточно тепла для воспламенения химического соединения в спичечной головке, которое затем сжигает остальную часть спичечной головки. Автомобильные тормоза работают из-за трения. Поскольку тормозные колодки трутся о колеса автомобиля, автомобиль замедляется. Обувь, предназначенная для некоторых видов спорта, имеет специальную подошву, чтобы использовать трение в ваших интересах. Футбольные бутсы имеют шипы, которые увеличивают трение за счет прилипания к трещинам в земле.Скрипач обмазывает свой смычок канифолью, чтобы увеличить трение между смычком и струнами скрипки, тем самым создавая звук.

Тем не менее трение также может быть реальной помехой . Если дверная петля скрипит, шум вызван трением. Движущиеся части двигателя автомобиля трутся друг о друга и могут слипаться, в результате чего двигатель заклинивает и перестает работать. Использование масла в двигателе автомобиля защищает детали от трения. Приготовленная пища имеет тенденцию прилипать к сковороде. Тефлон на посуде с антипригарным покрытием уменьшает трение между продуктами и сковородой, вызывая скольжение продуктов.Пловцы, которые соревнуются в плавании, носят специально разработанные гоночные костюмы, чтобы уменьшить трение между собой и водой, чтобы они могли плавать быстрее. Силиконовые аэрозоли, масла, смазка и шариковые подшипники используются для уменьшения трения.

Сопротивление воздуха сила - это сила давления воздуха на движущийся объект. Сопротивление воздуха (также называемое сопротивлением) - это сила трения. Как и все силы трения, сила сопротивления воздуха всегда противодействует движению объекта. Обычно сила сопротивления воздуха не очень велика.Например, когда вы идете, на вас действует сила сопротивления воздуха, но она не замедляет вас. Если вы начнете бегать, сила сопротивления воздуха станет более заметной.

Слова, которые нужно знать для обозначения трения и сопротивления:

Ускорение - скорость, с которой что-то увеличивается в скорости или скорости
Атмосфера - смесь газов, которая окружает астрономический объект, такой как Земля
Столкновение - действие двух движущихся транспортных средств, кораблей, самолетов или других объектов, ударяющихся друг о друга
Сжатый - чтобы уменьшить что-либо путем приложения давления или аналогичного процесса, или уменьшить таким образом
Энергия - источник или источник электроэнергии , механическая или другая форма силы
Трение - трение двух предметов друг о друга при движении одного или обоих
Кинетический - относящееся к движению, вызванное или производящее движение
Смазка - вещество, обычно масло или смазка, нанесенные на поверхность для уменьшения трения между движущимися частями
Материал - вещество, используемое для изготовления вещей
Молекулы - наименьшая единица вещества, которая может существовать
Движение - акт или процесс движения, или способ, которым кто-то или что-то движется
Скорость - скорость, с которой одна измеряемая величина происходит по отношению к другая измеряемая величина, такая как время
Сопротивление - сила, которая противодействует или замедляет другую силу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *