PRAKTICKÉ  CVIČENIE  Z FYZIKY                                 Gymnázium Partizánske

 

4. ŠMYKOVÉ TRENIE A VALIVÝ ODPOR
 

 

Vypracoval :                                                                                            Školský rok  :

Dátum   :                                                                                                   Ročník :  1.

Trieda   :                                                                                                    

 

_______________________________________________________________________________________

 

 Teoretický úvod : 

 

Tr ecia sila je dôsledok trenia, ktoré vzniká pri pohybe telesa po povrchu iného telesa. Trecia sila pôsobí proti smeru pohybu telesa. Podľa charakteru styku uvažovaných telies pri ich relatívnom pohybe, hovoríme o šmykovom trení, alebo valivom odpore. Pri posuvnom pohybe je táto sila dôsledkom šmykového trenia, pri valivom pohybe dôsledkom valivého odporu.

Príčinou šmykového trenia je skutočnosť, že styčné plochy dvoch telies nie sú nikdy dokonale hladké, ich nerovnosti do seba zapadajú a bránia vzájomnému pohybu telies. Pritom sa uplatňuje i silové pôsobenie častíc v styčných plochách.

Vznik valivého odporu si vysvetľujeme tým, že pri valivom pohybe jedného telesa po povrchu druhého telesa vzniká deformácia oboch telies.

 


           Ft                            smer pohybu                                                            Fvo                                 smer pohybu

             

 

 


Trecia sila  Ft  je priamo úmerná tlakovej sile  Fn kolmej na podložku ( tlaková sila kolmá na podložku  je  v  prípade  pohybu  telesa po vodorovnej rovine tiažová sila pôsobiaca na teleso, v prípade pohybu po naklonenej rovine zložka tiažovej sily kolmá na podložku ).

 

                                                                                      Ft

 FG2
 

a
 

 
 

FG1

 
 

FG
 

FG

 
 
                                                                                            

          Ft                    smer pohybu                                                                    smer pohybu  

                                                                                                                           

 

 

 
 
 


                                                                                                                                  

                 Ft  = f . FG                                             Ft = f . FG . cos a  

 

 

 

Súčiniteľ úmernosti  f  závisí od akosti povrchu dotykových plôch a nazýva sa súčiniteľ šmykového trenia. V pokoji pôsobí medzi telesom  a podložkou   statické trenie ( trenie v pokoji ).

Trecia sila je pri trení v pokoji vždy väčšia, ako pri pohybe. Súčiniteľ trenia v pokoji  fo je vždy väčší ako súčiniteľ  f  šmykového trenia v pohybe.

Valivý odpor vzniká vtedy, keď sa pevné teleso kruhového prierezu valí po rovnej podložke.

Pri valivom pohybe valca s polomerom r  je velkosť trecej sily Ft  priamo úmerná kolmej tlakovej sile Fn , ktorou pôsobí valec na podložku a nepriamo úmerná polomeru valca r.

                            Ft = x . Fn/r

Velíčina x sa nazýva rameno valivého odporu a je oveľa menšia ako súčiniteľ šmykového trenia pre tie isté materiály. Rameno valivého odporu závisí materiálov, z ktorých sú zhotovené teleso a podložka a tiež od úpravy ich povrchov.

Dynamický opis rovnomerného pohybu telesa s vplyvom trecej sily:

 


                                                                                          Fr                 Fťahová

    FG + Fr  + Fťahová + Ft  = m.a                             Ft                                                       smer pohybu  

    FG = Fr                                                                                                                   

    a = 0 m.s-2

                                                                                          FG

                                                Fťahová = Ft

 

Z druhého Newtonovho pohybového zákona vyplýva, že ak sa pohybuje teleso rovnomerne priamočiaro s vplyvom trenia, je vonkajšia sila pôsobiaca na teleso rovnako veľká ako trecia sila, ale má opačný smer. To sa využíva pri meraní trecej sily. Veľkosť trecej sily určíme tak, že jedno teleso ťaháme rovnomerne priamočiaro po vodorovnej ploche druhého telesa. Veľkosť trecej sily sa rovná veľkosti sily, ktorá udržuje teleso v rovnomernom pohybe. 

 

Úloha : Overte veľkosť trecej sily Ft , pri šmykovom trení v závislosti od

              - veľkosti kolmej tlakovej sily Fn na podložku,

              - veľkosti styčných plôch S,

              - druhu a vlastnosti styčných plôch.

             Porovnajte treciu silu pri šmykovom trení a valivom odpore ( pri tej istej kolmej

             tlakovej sile ).

 

 Pomôcky : súprava pre meranie trecej sily  pri šmykovom trení   a  valivom  odpore, posuvné

                    meradlo s nóniom.

Postup : 1.  Silomerom odmerajte treciu a kolmú tlakovú silu pri  rovnomernom  pohybe  dre-

                   venného hranola po vodorovnej doske. Meranie  opakujte 3 krát  pre rôznu kolmú

                   tlakovú silu toho istého hranola ( na hranol pridávajte závažia ).

               2. Určte pre jednotlivé merania pomer  Ft / Fn  a urobte záver.

               3. Odmerajte rozmery drevenného hranola a určte  plošný obsah  všetkých jeho stien.

               4. Odmerajte treciu silu pri rovnomernom pohybe hranola. Meranie opakujte 3   krát,

                    pri rôznych plošných obsahoch styčných plôch hranola a podložky. Urobte  záver.

               5.  Odmerajte treciu silu   pri pohybe drevenného hranola  po  vodorovnej  podložke.

                    Merania opakujte 5 krát, pre rôzne druhy styčných plôch.

               6. Určte pre jednotlivé merania podiel  Ft / Fn  a urobte záver.

               7. Drevenný hranol položte na valčeky a merajte treciu silu pri valivom odpore.

                   Určte pre meranie podiel   Ft / Fn  , a porovnajte s hodnotami f zistenými v bode 6.

 

Otázky :

1. Zhrňte  výsledky jednotlivých  meraní.  Vyslovte  od  čoho  závisí  a  od  čoho  nezávisí

    veľkosť trecej sily.

2. Porovnajte veľkosť trecej  sily pri  šmykovom trení  a  pri  valivom odpore.                                               

3. Uveďte  príklady,  kde  sa  snažíme  treciu  silu   minimalizovať  a  kde  využívame  jej

    existenciu.