Cele:

Dowiesz się, czym są opory ruchu. Poznasz zastosowania siły tarcia i siły oporu powietrza.

Nauczysz się w jaki sposób zmniejszać, a w jaki zwiększać siły powodujące opór ruchu.

 

Wszystkie znajdujące się w naszym otoczeniu ciała napotykają na siły, które przeciwdziałają ich ruchowi.

 Siły te utrudniają nam wykonywanie wielu czynności, np. przesuwanie przedmiotów, czy jazdę na rowerze.

Mogą one być  wynikiem oporu, który stawia poruszającemu się ciału ośrodek (woda - pływakowi),

lub tarcia między powierzchnią podłoża i ciała znajdującego się w ruchu (opony samochodu trą o jezdnię),

lub wynikiem tarcia na styku dwóch powierzchni (nie możemy popchnąć ciężkiej szafy po podłodze)

   

Siły te, określamy jedną wspólną nazwą – siłami oporu ruchu.

Czy istnieją pozytywne skutki działania sił oporu ruchu?

Czy to prawda, że bez tych sił nasze życie wyglądałoby inaczej?

 

Siły tarcia

Gdy próbujemy wprawić w ruch ciało, które znajduje się w spoczynku, między ciałem a podłożem występuje tarcie, które nazywamy tarciem statycznym (bez ruchu).

Natomiast gdy ciało jest w ruchu, to między ciałem, a podłożem występuje tarcie, które nazywamy tarciem kinetycznym (w ruchu).

 

Czym tarcie statyczne różni się od kinetycznego i które z nich ma większą wartość?

 

Wnioski

Zanim wprawimy ciało w ruch działa na nie siła tarcia statycznego, która jest większa od siły tarcia kinetycznego - czyli siły tarcia po wprawieniu ciała w ruch posuwisty  lub poślizg.

Maksymalne tarcie statyczne ma większą wartość niż tarcie kinetyczne

 

Zbadajmy dokładniej od czego zależy wartość siły tarcia

 

Wnioski

Siła tarcia statycznego i kinetycznego zależy od:

- nacisku ciała na powierzchnię podczas tarcia  - jest to zależność wprost proporcjonalna

(dwukrotny wzrost masy ciała powoduje dwukrotny wzrost nacisku i dwukrotny wzrost siły tarcia),

- od rodzaju powierzchni o którą trze ciało (czyli od chropowatości tej powierzchni).

 

Natomiast siła tarcia nie zależy od:

- wielkości powierzchni styku ciała z powierzchnią o którą to ciało trze.

 

Zaskakujący jest zwłaszcza ten ostatni wniosek - czyli niezależność siły tarcia od powierzchni styku!

Wykonajmy jeszcze raz podobne doświadczenie - w którym używamy prostopadłościennego drewnianego klocka o ścianach różnej wielkości. Zwróćmy uwagę, że nie zależnie od powierzchni ściany na której kładziemy klocek w trakcie doświadczenia, wartość tarcia nie ulega zmianie. (Aby nam to nie umknęło)

 

UWAGA - jeśli zobaczysz komunikat jak poniżej  - zawsze naciśnij - Obejrzyj ten film w YouTube

 

 

Dzięki powyższym wnioskom siłę tarcia będziemy mogli stosunkowo łatwo obliczać

Jednostką siły tarcia jest niuton [1N].  Siły nacisku również niuton [1N]

Współczynnik tarcia jest jednostką bezwymiarową (nie ma jednostki)

 

Tarcie bywa użyteczne:

- dzięki tarciu szczęk hamulca o rafkę koła - rower hamuje,

- dzięki trącym oponom o asfalt  - samochód może się poruszać,

- dzięki tarciu butów o powierzchnię możemy chodzić,

- dzięki tarciu pasek klinowy silnika przenosi ruch obrotowy na alternator, a ten z kolei wytwarza prąd,

- wspinający się himalaista dzięki rakom nie zsuwa się po oblodzonym stoku góry.

 

Tarcie ma też skutki negatywne:

- nie nasmarowany łańcuch roweru skrzypi i pogarsza jakość jazdy,

- pracujące tłoki silnika zapiekłyby się w cylindrze bez pierścieni i olejowi silnikowemu,

- narciarz nie mógłby szybko zjechać z góry bez nasmarowania nart,

 

Zatem w życiu dążymy do znalezienia sposobów zarówno zmniejszenia jak i zwiększenia tarcia - w zależności od naszych potrzeb.

 

Sposoby zmniejszania tarcia

-polerowanie i gładzenie powierzchni,

- wykorzystywanie elementów tocznych (łożyska),

- stosowanie smarów i preparatów penetrująco-smarujących (WD-40),

 

 

Sposoby zwiększania tarcia

- stosowanie chropowatej powierzchni, kolców, specjalnych bieżników opon,

- posypywanie oblodzonych powierzchni piaskiem,

- stosowanie specjalnych płynów antypoślizgowych,

 

 

Opór powietrza (lub innego ośrodka, np. wody)

Kolejnym przykładem oporów ruchu to opór powietrza (lub innego ośrodka) w którym się poruszamy.

 

Nasze życiowe doświadczenia- pochylamy się podczas jazdy rowerem, rozbijamy wodę tzw. strzałką podczas pływania, zwiększamy powierzchnię ciała rozchylając ręce i nogi podczas skoku ze spadochronem,

obserwacje przyrody - kształt ryb, nurkowanie ptaków podczas atak na ofiarę, lotopałanka karłowata

 

rozwiązania techniczne- opływowe kombinezony i kaski sportowców, bolidy F1, kształt samolotów

  podpowiadają nam, że opór powietrza można skutecznie zmniejszyć, dzięki odpowiednim kształtom.

Kształty, które zmniejszają siłę oporu powietrza, to kształty opływowe lub aerodynamiczne

Jak zaoszczędzić na spalaniu paliwa?

Jak poprawić wyniki sportowe w kolarstwie szosowym?

 

Wnioski z filmów

- opory powietrza zależą od kształtu ciała

-opory ruchu wzrastają wraz ze wzrostem prędkości, z jaką ciało się porusza

 

Wykonaj doświadczenie (obowiązkowo) -  wykaż, że opór powietrza zależy od kształtu ciała.

Przygotuj dwie identyczne kartki papieru (może to być kartka z zeszytu rozerwana na pół) .

1. Kartki upuść z tej samej wysokość i w tym samym czasie - zaobserwuj co się z nimi dzieje?

Czy działa na nie siła oporu powietrza?

2. Jedną kartkę zemnij w kulkę, drugą nie. Upuść obydwie kartki  z tej samej wysokości w tym samym czasie - zaobserwuj co się z nimi dzieje?

Na którą z kartek działa mniejsza siła oporu powietrza?

Jak myślisz dlaczego tak się dzieje? Wyciągnij własne wnioski.

 

 

SPRAWDŹ SIĘ

Podaj dwa przykłady sytuacji, w których tarcie jest niepożądane. Pomyśl jak zmniejszyć takie tarcie.

Podaj dwa przykłady sytuacji, w których tarcie jest pożądane. Pomyśl jak zwiększyć takie tarcie.

ZADANIA

Aplikacja 1

 

Aplikacja 2

 

3.  Wykonaj zadania  nr 3 (str. 188) i nr 4, 5, 6 (str. 189) z podręcznika

4. Wykonaj    QUIZ .

 

 

Jeśli ten temat Cię zainteresował i chcesz wiedzieć więcej zajrzyj tutaj

Życzę miłej pracy.