Сила трения

V.  Трение в живой природе.

 
Жидкости, применяющиеся для уменьшения трения, обладают значительной вязкостью (дёготь, машинное масло). В организме  животных жидкости, служащие для уменьшения трения очень вязкие. Кровь более  вязкая, чем вода. При движении по кровеносной системе она испытывает внутреннее трение. Чем сосуды тоньше, тем больше трение и сильнее падает давление крови. 
Малое трение в суставах объясняется их гладкой поверхностно, наличием синовиальной жидкости, играющей роль своеобразной смазки. Такую же роль при проглатывании пищи играет слюна. 
Трение мышц или сухожилий о кость уменьшается благодаря выделению специальной жидкости сумками, в которых они расположены.  
Значительное трение существенно для рабочих поверхностей органон движения. Необходимым условием перемещения является надежное сцепление между движущимся телом и опорой. Сцепление достигается либо заострениями на конечностях (когти, острые края копыт, подковные шипы), либо мелкими неровностями, например щетинками, чешуйками, бугорками и т. д. На рисунке 4 мы видим бугорки на руке человека и лапах животных.  
Необходимо значительное трение и для хватательных органов. Интересна их форма: это либо щипцы, захватывающие предмет с двух сторон, либо тяжи, огибающие его (по возможности несколько paз, например в хвосте).  В  руке сочетается действие щипцов и полный охват со всех сторон; мягкая кожа ладони хорошо сцепляется с шероховатостями предметов, которые надо удержать. 
Каждому из нас хотя бы раз в жизни приходилось наблюдать, как паук крадётся к своей добыче. Легко передвигаться по ловчей сети помогает пауку удивительное устройство его лап. На каждой паучьей ноге есть по два коготка, используемых при ходьбе, а между ними расположен третий, с четырьмя волосками и гребенчатыми зубцами по бокам. Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим — при движении в противоположном направлении. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней. 

VI. Мои  исследования: 
1. Исследование зависимости силы трения от вида поверхности.

 
Чем же определяется максимальная сила трения покоя? Для этого я провела  серию экспериментов по измерению   силы трения при различных условиях: изменяла силу, прижимающую брусок к поверхности стола, заменяла материал, из которых изготовлены бруски, а также степень обработки поверхностей. 
 В результате опытов установила следующие закономерности: 
1.Коэффициент трения зависит от свойств контактирующих поверхностей. 
(См. таб. 1,2    «Зависимость силы трения от материала» и «Зависимость силы трения от качества обработки поверхностей»). 
Эксперимент проходил в следующих условиях: с помощью чувствительного динамометра измерялась сила трения при равномерном движении бруска по различным поверхностям. Результаты измерений заносились в таблицу. 
Зависимость силы трения от качества обработки поверхностей изучалась следующим способом: брался брусок от необработанной доски и измерялся коэффициент трения на различных стадиях его обработки. Вначале брусок обрабатывался рубанком, затем наждачной шкуркой. Для каждого способа обработки проводились замеры, которые приведены в таблице 2. (Страница  VIII)

2 Исследование  зависимость силы трения от  нормального давления.

 
Выяснено: сила трения прямо пропорциональна  силе нормального давления, коэффициент  трения не зависит от силы нормального  давления. 
Условия эксперимента: брусок с углублениями для грузов, динамометр, набор грузов, наклонная плоскость. 
Ход работы: измерялась сила трения при различной нагрузке бруска. Результаты измерений заносились в таблицу.  
(См. Таблицу 3. Зависимость силы трения от силы нормального давления. Страница  VIII)

 
3 Исследование  зависимость силы трения от  площади соприкасающихся поверхностей.

 
  Выяснено: сила трения не зависит  от площади контакта между  двумя поверхностями. 
Оборудование: динамометр, набор грузов, бруски и дощечки из дерева с различной площадью поверхности. 
Ход работы: измерялась сила трения при различной площади поверхности. Вначале измерялся вес брусков и дощечек, затем с помощью набора грузов вес доводился до 10 Н. 
 (См. таб.3.   Зависимость силы трения от площади контакта). 

Заключение.

 
“Всем нам случалось выходить в  гололедицу;  сколько 
 усилий стоило нам удерживаться от падения,  сколько  
смешных движений приходилось  нам проделать, чтобы устоять!  
... Изучая подобные явления, мы приходим  к открытию  
тех следствий, к которым приводит трение. 
... Во всех прочих случаях мы должны быть  благодарны трению:  
оно даёт нам возможность ходить,  сидеть и работать без опасения,  
что книги  и чернильница упадут на пол, что стол будет 
 скользить, пока не  упрётся в угол, а перо выскальзывать из пальцев. 
Физик Гильом

В своей работе я попыталась разобраться в причинах трения. Меня поразило насколько разнообразно и  порой неожиданно проявляется трение в окружающей нас обстановке. Трение принимает участие, там, где мы о нём даже и не подозреваем. Если бы трение внезапно исчезло из мира, множество обычных явлений протекало бы совершенно иным образом. Никакие тела, будь они величиною с каменную глыбу или малы, как песчинки, никогда не удержатся одно на другом: всё будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобный росинке. К этому можно прибавить, что при отсутствии трения гвозди и винты выскальзывали бы из стен, ни одной вещи нельзя было бы удержать в руках, никакой вихрь никогда бы не прекращался, никакой звук не умолкал бы, а звучал бы бесконечным эхом, неослабно отражаясь, например, от стен комнаты. 
Чем больше я читала о трении, тем сложней,  казались мне его законы.  
Раскрыть  все тайны трения оказалось мне не по силам.  Но работа, проведённая мной заставила задуматься над многими вопросами.  Я узнала, как разгоняется автомобиль, и какая сила замедляет его при торможении. Почему автомобиль “заносит” на скользкой дороге и что не существует идеальных шин. Ведь с одной стороны, нужно колесу отталкиваться для этого трение нужно увеличивать, а при увеличении трения уменьшается скорость. Как же одновременно и увеличить и уменьшить трение?  
Много собранного материала я не успела систематизировать и осмыслить. Работа над ним будет мною продолжена. Главным итогом своей работы я считаю то, что мне захотелось связать свою будущую профессию с темой своего исследования.

VIII. Список использованной  литературы. 
      
1. «Энциклопедический словарь юного физика», Педагогика-Прогресс, 1995 
2.   Касьянов В.А. «Физика 11», Дрофа, 2004 
3.   Балашов М.М. «Физика 9», Просвещение, 1994 
4.   Кл.Э. Суорц «Необыкновенная физика обыкновенных явлений. Том 1», Наука, 1986 
5.  Ц.Б. Кац «Биофизика на уроках физики», Просвещение, 1988 
6.  Н.В. Александров «Курс общей физики. Механика», Просвещение, 1978 
7.  Перельман Я.И. “Занимательная физика”, Просвещение, 1999 
8. Журнал «Вокруг Света» №10,11; 2003, 2005. 
 9. Библиотека электронных наглядных пособий «Физика», ФИЗИКОН 2003 год.