Причины возникновения сил трения

Первая – это шероховатость поверхности. Это хорошо понятно на примере досок пола или поверхности Земли. В случае же более гладких поверхностей, например, льда или покрытой металлическими листами крыши, шероховатости почти не видны, но это не значит, что их нет. Эти шероховатости и неровности цепляются друг за друга и мешают движению.

Вторая причина – это межмолекулярное притяжение, которое действует в местах контакта трущихся тел. Однако, вторая причина проявляется, в основном, лишь в случае очень хорошо отполированных тел. В основном же, мы имеем дело с первой причиной возникновения сил трения. И в таком случае, чтобы уменьшить силу трения, часто применяют смазку.

Слой смазки, чаще всего жидкий, разъединяет трущиеся поверхности, и трутся между собой слои жидкости, сила трения в которых в разы меньше.

Билет№14

Ø Давление твердых тел.

Действие силы на поверхность тела характеризуется давлением.
Давление - величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

где
p – давление, Па
F – приложенная сила давления, Н
S – площадь поверхности / иначе площадь опоры тела /, м2

Давление - величина скалярная , у давления нет направления..
Сила давления - любая сила, действующая на тело перпендикулярно поверхности, чаще всего это вес тела. Числовое значение давления показывает силу, приходящуюся на единицу площади ее приложения. Например, при давлении 2 Паскаля на 1 м2 площади будет действовать сила 2 Ньютона.

Сначала ответим на вопрос: а для чего это нужно? Вы видели, какие следы оставляют тяжёлые машины, трактора на земле? Такие глубокие колеи возникают как раз из- за высокого давления. Значит, в таких случаях его нужно снижать. Так как давление зависит от силы и площади, изменять его можно, меняя эти величины.

Билет№15

Ø Давление газов. Передача давления жидкостями и газами. Закон паскаля.

Мы знаем, что газы в отличие от твердых тел и жидкостей заполняют весь сосуд, в котором они находятся (например, стальной баллон для хранения газов, камеру автомобильной шины и т. д.). При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона или камеры, в которых он находится. Чем обусловлено это давление?

Молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ . Газ состоит из огромного количества молекул, поэтому и число их ударов очень велико. Например, в комнате, в которой вы сейчас находитесь, на каждый квадратный сантиметр за 1 с молекулами воздуха наносится столько ударов, что их количество выражается двадцати трех значным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул о стенки сосуда приводит к значительному давлению.

Итак, в газах давление создается ударами беспорядочно движущихся молекул.

Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса помещают завязанный резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха и имеет неправильную форму. Затем насосом откачивают воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает сферическую форму

ЗАКОН ПАСКАЛЯ: Давление , производимое на жидкость или газ передается в каждую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям.

Билет№16

Ø Давление в жидкостях. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.

В отличие от газов, жидкости невозможно сжать. Давление, приложенное к одному участку жидкости, передаётся сразу всему её объёму. Это свойство используется в гидравлических машинах.
Одно из основных свойств жидкостей, благодаря которому они используются во многих технических устройствах, — это их несжимаемость. Молекулы газа расположены относительно далеко друг от друга. Они прижимаются друг к другу, когда на газ оказывается давление (из-за чего его объём становится меньше). А молекулы жидкости прижать ближе одну к другой невозможно, именно поэтому жидкости несжимаемы. Зато с помощью давления их можно перемещать с места на место. Именно это делает насос. У пожарной машины, например, он толкает воду по шлангам, и благодаря силе давления струи воды могут подниматься на большую высоту.

Давление жидкости обусловлено ее весом и, соответственно сила этого давления F равна весу жидкости P. Вес жидкости можно определить, зная ее массу m. А массу можно вычислить по формуле: m=ρV. Объем жидкости в прямоугольном сосуде легко рассчитать. Обозначим высоту сосуда h, а площадь дна буквой S. Тогда объем будет равен: V=Sh. Формула массы в таком случае принимает вид: m=ρV=ρSh . Вес жидкости будет равен: P=gm=gρSh. чтобы рассчитать давление, нам нужна сила этого давления. А мы уже говорили, что сила давления в данном случае равна весу жидкости, поэтому формула давления принимает следующий вид:

p=P/S=gρSh/S или p=gρh

Билет№17.

Ø Сообщающиеся сосуды. Шлюзы. Гидравлический пресс.

Сосуды, имеющие соединяющую их часть, заполненную покоящейся жидкостью, называют сообщающимися.

В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление над жидкостью в сосудах одинаково).

В сообщающихся сосудах, содержащих разные жидкости, высота столба с меньшей плотностью будет больше высоты столба с меньшей плотностью.

Шлюзы рек и каналов также работают по принципу сообщающихся сосудов. В смежных шлюзовых камерах, отделенных друг от друга шлюзовыми воротами, вода стоит на одном уровне. Под воротами проходит подводный канал, соединяющий обе камеры; его можно открывать и закрывать. При открывании подводного канала обе камеры превращаются в сообщающиеся сосуды, и вода, перетекая из камеры с более высоким уровнем в камеру с более низким уровнем устанавливается на одном уровне. Тогда и открываются шлюзовые ворота и судно переводится из одной камеры в другую. В случае большой разницы в уровнях устанавливают целый ряд шлюзовых камер.

Гидравлический пресс представляет собой машину, состоящую из двух цилиндров, сообщающихся между собой. Один цилиндр больше другого. У каждого цилиндра имеется поршень. Площадь первого поршня меньше площади второго поршня. Цилиндры заполнены жидким маслом. При отсутствии нагрузки жидкость в сообщающихся цилиндрах находится на одном уровне.
Сто лет, зная закон Паскаля, изобретатели пытались создать гидравлическую машину. Но ничего не получалось из-за отсутствия герметичности: вода проходила между стенками цилиндра и поршня, и никакого усилия не получалось. Лишь в конце 18 века английский изобретатель Брама и его помощник Модели создали гидравлический пресс. Модели нашел способ, как добиться герметичности. Он придумал самоуплотняющийся воротничок (манжету). В 1797 году Брама, используя манжету Модели, построил первый гидравлический пресс.

Их стали использовать для листовой и объемной штамповки, ковки слитков, выдавливания труб и профилей, гибки и правки. С помощью гидравлических прессов изготавливают пластмассовые и резиновые изделия, плиты из древесной стружки, фанеру, пакетируют и брикетируют отходы, покрывают кабели металлической оболочкой и т.д.