Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

SMYKOVÉ TŘENÍ A VALIVÝ ODPOR Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Gymnázium Sušice – Brána vzdělávání II Mgr. Luboš Káňa Gymnázium Sušice kvinta.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "SMYKOVÉ TŘENÍ A VALIVÝ ODPOR Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Gymnázium Sušice – Brána vzdělávání II Mgr. Luboš Káňa Gymnázium Sušice kvinta."— Transkript prezentace:

1

2 SMYKOVÉ TŘENÍ A VALIVÝ ODPOR Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Gymnázium Sušice – Brána vzdělávání II Mgr. Luboš Káňa Gymnázium Sušice kvinta osmiletého studia a první ročník čtyřletého studia F-1 · Fyzika hravě · DUM č. 18

3 Z prvního Newtonova pohybového zákona víme, že pokud výslednice sil působících na těleso je nulová, zůstává toto těleso v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu. Tíhovou sílu F G půso- bící určitě na puky vektorovým součtem vykompenzuje stejně velká a opačně orientovaná síla odporu podložky F p. Pokud už by tam žádná jiná síla nepůsobila, puky by se na všech površích pohybovali stejnou rychlostí pořád přímočaře dál. Na puk musí tedy působit ještě nějaká jiná síla, která, jak je vidět, má opačný směr než rychlost pohybujícího se tělesa a její velikost je závislá na kvalitě povrchu podložky.

4 TŘECÍ SÍLA Na puk musí tedy působit ještě nějaká jiná síla, která, jak je vidět, má opačný směr než rychlost pohybujícího se tělesa a její velikost je závislá na kvalitě povrchu podložky. F G F p F G F p F G F p F t F t F t Třecí sílu označujeme F t. Má původ především vnerovnostech styč- ných ploch těles.

5 Třecí sílu označujeme F t. Má původ především vnerovnostech styč- ných ploch těles. TŘECÍ SÍLA Na puk musí tedy působit ještě nějaká jiná síla, která, jak je vidět, má opačný směr než rychlost pohybujícího se tělesa a její velikost je závislá na kvalitě povrchu podložky. má vždy směr proti směru okamžité rychlosti pohybu tělesa. v F t v FtFt má působiště na stykové ploše těles. F t FtFt

6 Velikost třecí síly Mnoho pokusů s třecí silou odhalilo několik zákonitostí pro velikost třecí síly. 1.nezávisí na obsahu styčných ploch. F t1 vv F t2 |F t1 | = |F t2 | Značky vektorových veličin zapsány bez šipky nad nimi budeme nadále považovat za jejich velikosti. F t1 =F t2

7 2.nezávisí na rychlosti. F t1 vv F t2 Pro velké rychlosti to ale zcela neplatí. Tam se třecí síla snižuje. Velikost třecí síly Mnoho pokusů s třecí silou odhalilo několik zákonitostí pro velikost třecí síly. 1.nezávisí na obsahu styčných ploch. F t1 = F t2

8 3.je přímo úměrná velikosti kolmé tlakové síly. F t1 v F t2 v 2.nezávisí na rychlosti. Velikost třecí síly Mnoho pokusů s třecí silou odhalilo několik zákonitostí pro velikost třecí síly. 1.nezávisí na obsahu styčných ploch. F t2 = 2. F t1

9 3.je přímo úměrná velikosti kolmé tlakové síly. 2.nezávisí na rychlosti. Velikost třecí síly Mnoho pokusů s třecí silou odhalilo několik zákonitostí pro velikost třecí síly. 1.nezávisí na obsahu styčných ploch. F t = f. F n f je součinitel smykového tření. Nemá jednotku (jednotkou je 1). Její hodnota závisí na povaze styčných ploch a vždy je větší než nula. F n je velikost tlakové síly, která je kolmá na podložku (na styčné plochy). Například u vodorovné podložky je rovna tíhové síle působící na vrchní těleso.

10 3.je přímo úměrná velikosti kolmé tlakové síly. 2.nezávisí na rychlosti. Velikost třecí síly Mnoho pokusů s třecí silou odhalilo několik zákonitostí pro velikost třecí síly. 1.nezávisí na obsahu styčných ploch. F t = f. F n Velikost smykové třecí síly jsme si zavedli pro smýkání dvou těles po sobě. Avšak pro uvedení tělesa do pohybu potřebujeme vždy o něco větší sílu, než je potom velikost smykové třecí síly po uvedení tělesa do pohybu. Tuto sílu nazýváme klidová třecí síla a a koeficient f o součinitel klido- vého tření. Vždy platí f o > f. F t0 = f 0. F n

11 Jedno těleso po druhém (po podložce) se nemusí pohybovat pouze smýkáním, ale pokud má těleso kruhový průřez (koule, válec, kruh, kolo) může se jedno těleso po druhém tělese valit. I při tomto pohybu vzniká síla, která působí proti pohybu a nazývá se SÍLA VALIVÉHO ODPORU. Síla valivého odporu vzniká zčásti také kvůli nerovnosti styčných ploch a také díky deformaci tělesa i podložky vlivem tlakové síly a nutnosti se jakoby valit do kopce. SÍLA VALIVÉHO ODPORU

12 F v =  __ FnRFnR Síla valivého odporu je také (jako třecí síla) přímo úměrná tlakové síle na podložku, ale navíc je nepřímo úměrná poloměru průřezu valícího se tělesa.  (ksí) je rameno valivého odporu. Jednotkou je jeden metr. Jeho hodnota závisí na pevnosti a povrchu styčných ploch. F n je velikost kolmé tlakové síly na podložku a R je poloměr průřezu valícího se tělesa. Při stejných podmínkách (kvalita styčných ploch a velikost tlakové síly) je síla valivého odporu mnohem menší než síla smykového tření, proto se často smýkání nahrazuje válením (při stěhování na válečcích nebo u ložisek). [  ] = m

13 Zatímco valivý odpor, který je oproti smykovému tření výrazně nižší, se snažíme vždy minimalizovat, u smykového tření jsou případy, kdy nám tření překáží, ale je také spousta případů, kdy bychom se bez tření neobešli amnoho přístrojů by nefungovalo. Nevítané tření  Sporty s klouzáním (lyžování, sáňky, hokej)  Pohyb pístu v motoru  Ložiska různých strojů (využití valivého odporu) Vítané tření  Chůze, jízda vozidel  Řemenové převody  Spojky u vozidel  Hudební nástroje  Spojování těles (hřebíky, nýty, šrouby) Nevítané tření se snižuje leštěním styčných povrchů či jejich mazáním oleji nebo vosky.

14 Ukázkové řešení příkladů Do lavice nyní dostanete pracovní listy, na kterých si vyzkoušíte vyřešení dvou ukázkových příkladů Příklad č. 1: Jak daleko dojede na klouzačce chlapec, který se před sklouznu- tím rozběhl rychlostí 5 m.s -1 ? Součinitel smykového tření mezi podrážkou obuvi a povrchem klouzačky je 0,25. Příklad č. 1: Jak daleko dojede na klouzačce chlapec, který se před sklouznu- tím rozběhl rychlostí 5 m.s -1 ? Součinitel smykového tření mezi podrážkou obuvi a povrchem klouzačky je 0,25. Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vy- robené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 45°. Sou- činitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vy- robené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 45°. Sou- činitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55.

15 Příklad č. 1: Jak daleko dojede na klouzačce chlapec, který se před sklouznutím rozběhl rychlostí 5 m.s -1 ? Součinitel smykového tření mezi podrážkou obuvi a povrchem klouzačky je 0,25. f = 0,25 Chlapec ujel na klouzačce vzdálenost 5 m. s = ? v = v 0 - at v0av0a t = (v = 0 m.s -1 ) v 0 = 5 m.s -1 a = FtmFtm 1212 s = s 0 + v 0 t - at 2 (s 0 = 0 m) s = = 5 m F t = f. F n F n = F G = m. g a = f m gmf m gm F t = f. m. g a = 2,5 m.s -2 a = f g a = 0, m.s -2 a t = v 0 - v 5 2,5 t = = 2 s s = ,5. 2,5. 4 m

16 Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. f 0 = 0,55 ? F > F t0  = 30°

17 Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. f 0 = 0,55 ? F > F t0  = 30°

18 Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. f 0 = 0,55 ? F > F t0  = 30° F G = F n + F F n = cos α. F G F = sin α. F G F n = 0,866. F G F = 0,5. F G

19 Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. f 0 = 0,55 ? F > F t0  = 30° F G = F n + F F n = cos α. F G F = sin α. F G F n = 0,866. F G F = 0,5. F G

20 Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. f 0 = 0,55 ? F > F t0  = 30° F G = F n + F F n = cos α. F G F = sin α. F G F n = 0,866. F G F = 0,5. F G Hranol budeme považovat za dokonale tuhé těleso, proto můžeme přesunou působiště sil F p a F t0 také do těžiště hranolu a zjistit celkovou výslednici sil působících na těleso.

21 Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. f 0 = 0,55 ? F > F t0  = 30° F G = F n + F F n = cos α. F G F = sin α. F G F n = 0,866. F G F = 0,5. F G Klidová třecí síla nabývá přesně takové hodnoty, jako síla snažící se uvést těleso do pohybu (F). Maximálně však může nabýt hodnoty F t0 dané klidovým součinitelem tření f 0. F t0 = f 0. F n F t0 = 0,55. 0,866. F G F t0 = 0,48. F G.

22 .. Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. f 0 = 0,55 ? F > F t0  = 30° F G = F n + F F n = cos α. F G F = sin α. F G F n = 0,866. F G F = 0,5. F G Síla podložky vektorově vykompenzuje tlakovou sílu na podložku (F n ). Těleso se tedy začne pohybovat (smýkat) právě tehdy, když síla F bude větší než maximální klidová třecí síla F t0. F t0 = f 0. F n F t0 = 0,55. 0,866. F G F p = - F n F = 0,5. F G

23 Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. f 0 = 0,55 ? F > F t0  = 30° F G = F n + F F n = cos α. F G F = sin α. F G F n = 0,866. F G F = 0,5. F G F t0 = 0,48. F G. F p = - F n F = 0,5. F G Hranol se začne smýkat po šikmé ploše, neboť síla uvádějící ho do pohybu je větší než maximální klidová třecí síla. F > F t0 F t0 = f 0. F n F t0 = 0,55. 0,866. F G F t0 = 0,48. F G.

24 Příklad č. 1: Jak daleko dojede na klouzačce chlapec, který se před sklouznutím rozběhl rychlostí 5 m.s -1 ? Součinitel smykového tření mezi podrážkou obuvi a povrchem klouzačky je 0,25. Příklad č. 2: Určete, zda se začne smýkat ocelový hranol po šikmé ploše vyrobené ze dřeva, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 30°. Součinitel klidového (statického) tření mezi ocelí a dřevem je 0,55. PRACOVNÍ LIST

25 SMYKOVÉ TŘENÍ A VALIVÝ ODPOR Vytvořeno v rámci projektu Gymnázium Sušice - Brána vzdělávání II Autor: Mgr. Luboš Káňa, Gymnázium Sušice Předmět: Fyzika, mechanika Datum vytvoření: leden 2013 Třída: kvinta osmiletého gymnázia a první ročník čtyřletého gymnázia Označení: VY_32_INOVACE_F-1_18 Anotace a metodické poznámky: Tento materiál slouží učiteli k názornosti výkladu problematiky vzniku a vlastností smykového tření a valivého odporu v rámci výuky dynamiky na střední škole. Dle animovaně znázorněných pokusů a nákresů mohou žáci sami přijít na příčiny vzniku třecí síly a síly valivého odporu a vztahy pro určení jejich velikosti. Zavedou si veličiny součinitel tření a rameno valivého odporu. Připomenou si žádoucí i nežádoucí účinky třecí síly. Jednotlivé úvahy jsou zobrazovány postupně po stisku klávesy „Page Down“ nebo stisknutím levého tlačítka myši tak, aby žáci mohli sami projevovat svoje postřehy a předpoklady. Součástí tohoto učebního materiálu jsou zároveň také dva vzorové příklady, které se řeší rovněž postupně s komentářem učitele, přičemž strana 24 této prezentace slouží jako pracovní list, který se vytiskne a rozdá žákům, aby mohli řešit vzorové úkoly spolu s učitelem dle prezentace. Tyto listy jim pak nadále zůstanou jako vzorové řešení podobných příkladů pro domácí studium. Samotná prezentace určená pro projekci žákům začíná na straně 3 a končí na straně 23.

26 SMYKOVÉ TŘENÍ A VALIVÝ ODPOR Vytvořeno v rámci projektu Gymnázium Sušice - Brána vzdělávání II Autor: Mgr. Luboš Káňa, Gymnázium Sušice Předmět: Fyzika, mechanika Datum vytvoření: leden 2013 Třída: kvinta osmiletého gymnázia a první ročník čtyřletého gymnázia Označení: VY_32_INOVACE_F-1_18 Použité materiály: BEDNAŘÍK, Milan, RNDr., CSc. + ŠIROKÁ, Miroslava, doc. RNDr., CSc., Fyzika pro gymnázia, Mechanika. Prometheus 2010, ISBN Animace a použité vzorové příklady jsou dílem autora prezentace Mgr. L. Káni. Prezentace je vytvořena pomocí nástrojů MS Power Point Materiály jsou určeny pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu.


Stáhnout ppt "SMYKOVÉ TŘENÍ A VALIVÝ ODPOR Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Gymnázium Sušice – Brána vzdělávání II Mgr. Luboš Káňa Gymnázium Sušice kvinta."

Podobné prezentace


Reklamy Google