Урок 19. Сила трения

Физика, 7 класс · Взаимодействие тел · ~45 минут

🎯 Что ты узнаешь

• Почему мяч, который ты толкнул, рано или поздно останавливается сам
• Какие бывают виды трения: покоя, скольжения, качения
• От чего зависит сила трения, а от чего — нет (тут многие ошибаются!)
• Когда трение наш друг, а когда — враг
• Как трение увеличивают и уменьшают в технике и в жизни

📖 Разбираемся в теме

Толкни книгу по столу. Она проедет немного и остановится. А теперь вопрос: КТО её остановил? Никто к ней не прикасался, верёвок нет. Значит, действует какая-то невидимая сила, которая мешает движению. Это и есть сила трения — одна из самых важных и самых незаметных сил в твоей жизни.

Откуда берётся трение

Кажется, что стол гладкий. Но если посмотреть в микроскоп — поверхности любых тел покрыты микроскопическими бугорками и впадинами. Когда одно тело скользит по другому, эти неровности цепляются друг за друга, мешая движению. Плюс молекулы соприкасающихся поверхностей притягиваются друг к другу.

📌 Запомни: Сила трения — это сила, которая возникает при соприкосновении тел и направлена ПРОТИВ движения (или попытки движения). Причины — неровности поверхностей и притяжение молекул.

⚡ Главное про направление: сила трения всегда направлена ПРОТИВОПОЛОЖНО движению тела.

Три вида трения

1. Трение покоя. Шкаф стоит, ты на него давишь — а он ни с места. Между ножками и полом возникает трение покоя, которое не даёт ему сдвинуться. Именно благодаря трению покоя ты можешь ходить (нога отталкивается, но не проскальзывает) и держать карандаш в руке.

2. Трение скольжения. Шкаф всё-таки поехал — теперь действует трение скольжения. Оно мешает уже самому движению. Санки по снегу, коньки по льду, ластик по бумаге — всё это скольжение.

3. Трение качения. Колесо или шарик катится по поверхности. Трение качения намного меньше трения скольжения! Поэтому тяжёлый чемодан гораздо легче катить на колёсиках, чем волочить.

💡 Интересно: Изобретение колеса — это, по сути, замена огромного трения скольжения на маленькое трение качения. Одно из величайших изобретений человечества именно потому, что побеждает трение!

От чего зависит сила трения

Сила трения скольжения зависит от:

• силы прижатия (а значит, от веса тела): чем сильнее тело прижато к поверхности, тем больше трение;
• рода поверхностей и их гладкости: резина по асфальту цепляется сильнее, чем лёд по льду.

⚠️ Частая ошибка: Думать, что сила трения зависит от площади соприкосновения. На самом деле от площади она почти НЕ зависит! Положишь кирпич на широкую или узкую грань — сила трения примерно одинакова (важен вес и поверхности, а не площадь).

🤔 А знаешь ли ты? Без трения мир был бы кошмаром: ты не смог бы ни ходить, ни взять ложку, ни остановить велосипед. Гвозди вылезали бы из досок, узлы развязывались бы сами, а машины не сдвинулись бы с места — колёса бы просто буксовали.

Трение: польза и вред

Польза трения:

• мы ходим, не падая (подошва не скользит);
• тормоза останавливают машину;
• спички зажигаются от трения;
• мы держим предметы в руках.

Вред трения:

• детали механизмов изнашиваются и нагреваются;
• часть энергии двигателя тратится впустую на преодоление трения;
• труднее двигать тяжёлые предметы.

Как управлять трением

Чтобы УВЕЛИЧИТЬ трение:

• сделать поверхность шершавой (протектор на шинах, рифление на ручках);
• посыпать дорогу песком в гололёд;
• сильнее прижать тела друг к другу.

Чтобы УМЕНЬШИТЬ трение:

• смазать поверхности маслом (масло разделяет поверхности);
• отполировать, сделать гладкими;
• заменить скольжение качением — поставить подшипники, колёса, ролики.

📌 Запомни: Смазка и подшипники — два главных способа уменьшить трение в технике.

⏱ Прикинь сам: Почему зимой на машины надевают зимние шины с шипами, а летом — гладкие? Что мы делаем с трением в каждом случае?

✍️ Разбор задач

Пример 1. Брусок равномерно тянут по столу, прикладывая силу 6 Н. Чему равна сила трения?

Решение: Тело движется равномерно (с постоянной скоростью), значит равнодействующая равна нулю. Сила тяги уравновешивается силой трения. Поэтому сила трения равна силе тяги.

Ответ: F_тр = 6 Н.

Пример 2. На брусок действует сила тяги 15 Н, а сила трения скольжения 9 Н. Найди равнодействующую и определи, разгоняется тело или нет.

Дано: F_тяги = 15 Н (вперёд) F_тр = 9 Н (назад)

Найти: R

Решение: Силы направлены противоположно: R = F_тяги − F_тр = 15 − 9 = 6 Н, направлена вперёд. Равнодействующая не равна нулю и направлена вперёд — значит, тело разгоняется.

Ответ: R = 6 Н вперёд, тело разгоняется.

Пример 3. Чемодан весом 200 Н волочат по полу — нужна сила 70 Н. Тот же чемодан на колёсиках катят, прилагая всего 8 Н. Объясни, во сколько раз и почему уменьшилось трение.

Решение: При волочении действует трение скольжения (70 Н). На колёсиках — трение качения (8 Н). Качение даёт намного меньшее трение. Уменьшение: 70 / 8 = 8,75 раза.

Ответ: трение уменьшилось примерно в 8,75 раза, потому что трение скольжения заменили трением качения.

Пример 4. Вопрос на понимание. Почему в гололёд дороги посыпают песком, а лыжи, наоборот, смазывают?

Решение: Песок делает поверхность шершавой — увеличивает трение, чтобы машины и люди не скользили (так безопаснее). Лыжную мазь наносят, чтобы уменьшить трение скольжения и легче катиться. В одном случае трение нам мешает, в другом — помогает.

Ответ: песок увеличивает трение (безопасность), смазка уменьшает (скорость).

💡 Запомни главное

• Сила трения направлена против движения; возникает при соприкосновении тел.
• Виды: трение покоя, скольжения, качения (качение — самое маленькое).
• Сила трения зависит от прижатия (веса) и рода поверхностей, почти НЕ зависит от площади.
• При равномерном движении сила трения равна силе тяги (равнодействующая = 0).
• Увеличить трение: шершавость, прижатие, песок. Уменьшить: смазка, полировка, колёса/подшипники.

📝 Домашнее задание

1. Что такое сила трения и куда она направлена? Почему она возникает?
2. Назови три вида трения и приведи пример к каждому.
3. Какое трение меньше — скольжения или качения? Где это используют?
4. От чего зависит сила трения, а от чего практически не зависит?
5. Приведи два примера, где трение полезно, и два — где вредно.
6. Назови три способа увеличить трение и три способа уменьшить.
7. Брусок тянут по столу равномерно с силой 5 Н. Чему равна сила трения?
8. На санки действует сила тяги 40 Н, сила трения 25 Н. Найди равнодействующую и определи, разгоняются санки или нет.
9. ⭐ Представь, что трение во всём мире на минуту исчезло. Опиши 4–5 вещей, которые сразу пошли бы не так. Объясни каждую через физику.