trenie na naklonenej rovine

TRENIEna naklonenej rovine

Na obrázku je znázornený lyžiar pri zjazde na svahu.

Ďalšie dva obrázky možno považovať za zjednodušené modely. Lyžiara na nich zastupuje hranol a svah naklonená rovina.

Ďalším spoločným znakom javu je tiažová sila FG.

Pri ďalších úvahách bude posledný model zastupovať situáciu s lyžiarom a to, čo sa dozvieme skúmaním modelu, budeme po-

važovať aj za informáciu o pohybe lyžiara.

Na poslednom obrázku sme tiažovú silu rozložili do dvoch smerov, v ktorých sa môže prejaviť:

Urobte si model - preskúmajte, ako sa hranol (lyžiar) kĺže na naklonenej ro-vine ak meníme uhol ..

>> >> >>


Účinky tiažovej sily FG sa prejavujú v dvoch smeroch - v smere naklonenej roviny a v smere kolmom na naklonenú rovinu. Preto sme tiažovú silu FG do týchto dvoch smerov rozložili na zložky F a FN.

Účinky sily FG môžeme kedykoľvek nahradiť súčasne pôsobiacimi silami F a FN. Medzi troma silami FG , F a FN je kvantitatívna súvislosť: Platí vzťah FG = F + FN v každom bode naklonenej roviny a pri jej ľubovoľnom sklone.

Nakreslite si hranol na naklonenej rovine s iným uhlom a sklonu. Silu FG zobrazte vektorovou úsečkou rovnakej dĺžky ako na obrázku vpravo Použite pravidlo o vektorovom rovnomežníku a rozložte ju na zložky F a FN. Vysvetlite, prečo tieto vektory najú iné dĺžky než vektory na pôvodnom obrázku.

V smere naklonenej roviny pôsobí na hranol sila F. Zna-mená to, že pohyb hranola musí byť zrýchlený? >> >>

Pôsobiskom tiažovej sily FG je ťažisko hranola. Ten istý bod - ťažisko - je pôsobiskom jej zložiek F a FN .

Pri rozklade sily FG na zložky sme postupovali podľa pravidla rovnobežníka. V

rovnobežníku je rozkladaná tiažová sila FG uhlopriečkou a jej zložky F, FN ležia v stranách

rovnobežníka.


Hľadajme príčinné súvislosti Lyžiar sa pohybuje pri zjazde zrýchlene. Príčinou jeho zrýchleného pohybu je tá zložka tiažovej sily, ktorá má rovnaký smer ako svah - naklonená rovina. Uvažujeme však a experimentujeme ďalej: Pri modelovaní pohybu lyžiara nájdeme taký sklon naklonenej roviny, pri ktorom je pohyb telesa rovnomerný, alebo dokonca spomalený. Budeme asi musieť uvažovať, či nejaké sily nepôsobia aj proti smeru pohybu hranola (lyžiara).

Pokračujte v modelovaní pohybu lyžiara pomocou naklonenej roviny a hranola. Ponúkame problém: Iste nájdeme takú polohu naklonenej roviny,

pri ktorej sa hranol pohybuje rovnomerne.

Znázornite takú situáciu pomocou síl, ktoré pri tom na hranol pôsobia.

Aká sila pôsobí proti smeru pohybu?

>> >>

>> >>


Za zrýchlovanie pohybu lyžiara je zodpovedná zložka F tiažovej sily FG, rovnobežná so svahom. Skúsme teraz zistiť, ako na pohyb lyžiara vplýva sila FN, ktorá je kolmá na svah.

Zložka FN tiažovej sily pôsobí v smere kolmom na povrch trate lyžiara. Prejavuje sa preto ako tlaková sila, od ktorej závisí, či sa lyže viac, alebo menej zaboria do snehu. Dohodneme sa, že všetky prejavy odporových síl, súvisiace s nedokonalým kĺzaním sánok či lyží po snehu, budeme súhrnne označovať FTR, trecia sila, alebo sila trenia. Pretože trenie tu vzniká ako dôsledok kĺzania telesa (napr. lyží) po podložke (povrch snehovej vrstvy), hovoríme tiež o sile klzného trenia. Fyzici nadobudli skúsenosť, z ktorej vyplýva: Trecia sila je tým väčšia, čím väčšia je sila FN.

Ďalšia skúsenosť sa týka kvality povrchov, ktoré sa po sebe kĺžu: Pre drsnejšie, alebo mäkšie povrchy je trecia sila väčšia, ako pre hladké a tvrdé povrchy.

O takom tvrdení sa treba presvedčiť.

Vymyslite experiment! >> >>


Veľkosť FTR sily klzného trenia FTR sa vyjadruje vzťahomFTR = f FN.

Veľkosť FTR sily klzného trenia sa rovná súčinu konštanty f a veľkosti normálovej sily FN.

Vektor FTR sily klzného trenia má vždy opačný smer ako vektor rýchlosti.

Poznámka Pri nie veľkých rýchlostiach (napr. porovnateľných s rýchlosťou cestných dopravných prostriedkov) spravidla netreba uvažovať o závislosti sily trenia od veľkosti rýchlosti.

Na obrázku je schéma experimen-tu. Mal by nám po-môcť pri overení vzťahu FTR = f FN

Konštanta f je koeficient klzného trenia v pohybe. Súčiniteľ f charakterizuje dvojicu povrchov, ktoré sa po sebe kĺžu.

Hranol na obrázku sa kĺže po podložke konštantnou rýchlosťou v. Veľkosť sily F, ktorá pôsobí na hranol v smere pohybu, je rovná veľkosti trecej sily FTR.

Nezabudnite vysvetliť, prečo by sa mal hranol pri meraní pohybovať konštantnou rýchlos-

ťou.

Riešte úlohy >> >>

>> >> >>


Na obrázku sa na vodo-rovnej trati pohybuje ly-žiar, pripojený lanom k motocyklu. Vysvetlite, v akom vzájomnom vzťahu sú veľkosti síl F, FTR, ak

a) rýchlosť lyžiara je konštantná, b) rýchlosť lyžiara sa zväčšuje,c) rýchlosť lyžiara sa zmenšuje.

Aký bude ďalší pohyb lyžiara, ak sa lano roztrhne, alebo uvoľní ?

Vysvetlite, aký pohyb môže konať lyžiar na svahu, v závislosti od kvality snehu a kvality sklznice lyží,aký pohyb koná na rovinke pod svahom, ak je jej povrch - pokrytý ľadom - pokrytý mokrým snehom.

>> >> >>

Meranie koeficientu klzného trenia na naklonenej rovine:Pri znázornenom experimente s naklonenou rovinou sa dá jej sklon meniť. Pokúšame sa nájsť taký sklon, pri ktorom

bude kĺzavý pohyb hranola rovnomerný. Vtedy veľkosť pohybovej zložky tiažovej sily sa rovná veľkosti sily trenia.

Pri experimentoch s naklonenou rovinou ste zrejme získali skúse-nosť: Ak má byť pohyb hranola po naklonenej rovine rovnomerný, ne-smieme zväčšiť uhol až natoľko, aby sa hranol dal do pohybu pô-sobením vlastnej tiaže - vtedy sa jeho ďalší pohyb zrýchluje. Preto ho musíme uvádzať do pohybu postrčením rukou. Pokiaľ je hranol voči doske v po-koji, je trenie medzi podstavou hranola a doskou väčšie, ako keď

sa hranol po doske kĺže. Také trenie nazývame

trenie v pokoji

Pre trenie v pokoji platí vzťah

FTR = f0 FN

v ktorom je f0 koeficient klzné-

ho trenia v pokoji.

Klzné trenie v pokoji je vždy väčšie ako klzné trenie za pohybu. Preto aj súčiniteľ klzného trenia v pokoji je

vždy väčší, ako koeficient klzného trenia za pohybu:

f0 > f.

>> >>

- Potrebujeme klzné trenie pri chôdzi ? Je to trenie v pokoji, alebo za pohybu ?

- Vymenujte aj iné prípady, kedy je klzné trenie potrebné a teda užitočné.

- Plánujte experiment tak, aby sme mohli merať súčiniteľ klzného trenia pre rôzne dvojice navzájom sa kĺžucich povrchov (hranola a podložky).

- Vysvetlite, prečo pre koeficient klzného trenia platí

f = tg. - Odmerajte koeficient f klzného trenia za pohybu a koeficient f0 klzného trenia v pokoji

pre pohyb hranola po rôznych podložkách.

ÚLOHY

Uvážte, aký má trenie význam pre dopravu.

Skúste riešiť aj úlohy o pohyboch dopravných prostriedkov pri roz-biehaní a v zákrute.

Napr.:

Čo robíme v prípade, že klzné trenie je prekážkou našej činnosti,alebo pohybu,alebo práce strojov, ... ? >> >>>> >>

Príklad merania ponú-kame na nasledujúcej strane >> >> >>>> >> >>

Rozbiehanie dopravného Rozbiehanie dopravného prostriedkuprostriedku

Prejazd automobilu zákrutouPrejazd automobilu zákrutou

- Plánujte experiment tak, aby sme mohli merať koeficient klzného trenia pre rôzne dvojice navzájom sa kĺžucich povrchov (hranola a podložky).


f = tg. - Odmerajte koeficient f klzného trenia za pohybu pre pohyb hranola po rôznych podložkách.

ÚLOHY

Uvážte, aký má trenie význam pre dopravu, napr. pri brzdení,

ale aj pri prejazde auta zákrutou

alebo pri rozbiehaní.


Ponúkame príklad merania súčiniteľa klzného trenia za pohybu.

Kliknite na obrázok vpravo. Zápalková škatuľka sa pohybuje na sklenenej podložke, ak jej udelíme začiatočný impulz.

Ponúkame príklad merania súčiniteľa

klzného trenia f0 v pokoji. >> >> >>>> >> >>

- Plánujte experiment tak, aby sme mohli koeficient klzného trenia v pokoji pre rôzne dvojice navzájom sa kĺžucich povrchov (hranola a podložky).


f0 = tg.

- Odmerajte koeficient f0 klzného trenia v

pokoji pre pohyb hranola po rôznych podložkách.

ÚLOHY

Uvážte, aký má trenie význam pre dopravu.


Napr.:

Ponúkame príklad merania súčiniteľa klzného trenia v pokoji.

Kliknite na obrázok vpravo. Zápalková škatuľka sa bez začiatočného impulzu pohybuje na sklenenej podložke.

Rozbiehanie dopravného Rozbiehanie dopravného

prostriedkuprostriedku

Prejazd automobilu zákrutouPrejazd automobilu zákrutou

MotocyklovMotocyklové preteky 01é preteky 01

Vysvetlite, čo je valivé trenie a ako a prečo ním nahrádzame klzné trenie.

Vysvetlite, kde ho využívame, napr.

V súčiastkach strojov,

pri doprave, ....

Čo robíme v prípade, že klzné trenie je prekážkou našej činnosti?

Kliknite na obrázok vpravo a pokúste sa zistiť o čo sa asi majitelia kamen-ného bloku snažia.

Potom kliknite na obrázok dole a sledujte videozáznam. Potom si ho prehrajte znova a pripojte k nemu váš fyzikálny komentár.

ÚLOHY

trenie na naklonenej rovine

Documents