TRENIE na naklonenej rovine

TRENIE na naklonenej rovine Urobte si model - preskúmajte, ako sa hranol (lyžiar) kĺže na naklonenej ro-vine ak meníme uhol a.. Na obrázku je znázornený lyžiar pri zjazde na svahu. Ďalšie dva obrázky možno považovať za zjednodušené modely. Lyžiara na nich zastupuje hranol a svah naklonená rovina. Ďalším spoločným znakom javu je tiažová sila FG. >> >> >> Pri ďalších úvahách bude posledný model zastupovať situáciu s lyžiarom a to, čo sa dozvieme skúmaním modelu, budeme po-važovať aj za informáciu o pohybe lyžiara. Na poslednom obrázku sme tiažovú silu rozložili do dvoch smerov, v ktorých sa môže prejaviť:

TRENIE na naklonenej rovine V smere naklonenej roviny pôsobí na hranol sila F. Zna-mená to, že pohyb hranola musí byť zrýchlený? >> >> Účinky tiažovej sily FG sa prejavujú v dvoch smeroch - v smere naklonenej roviny a v smere kolmom na naklonenú rovinu. Preto sme tiažovú silu FG do týchto dvoch smerov rozložili na zložky F a FN. Účinky sily FG môžeme kedykoľvek nahradiť súčasne pôsobiacimi silami F a FN. Medzi troma silami FG ,F a FN je kvantitatívna súvislosť: Platí vzťah FG = F + FNv každom bode naklonenej roviny a pri jej ľubovoľnom sklone. Pôsobiskom tiažovej sily FG je ťažisko hranola. Ten istý bod - ťažisko - je pôsobiskom jej zložiek F a FN . Pri rozklade sily FG na zložky sme postupovali podľa pravidla rovnobežníka. V rovnobežníku je rozkladaná tiažová sila FG uhlopriečkou a jej zložky F, FN ležia v stranách rovnobežníka. Nakreslite si hranol na naklonenej rovine s iným uhlom a sklonu. Silu FG zobrazte vektorovou úsečkou rovnakej dĺžky ako na obrázku vpravo Použite pravidlo o vektorovom rovnomežníku a rozložte ju na zložky F a FN. Vysvetlite, prečo tieto vektory najú iné dĺžky než vektory na pôvodnom obrázku.

TRENIE na naklonenej rovine Aká sila pôsobí proti smeru pohybu? >> >> Hľadajme príčinné súvislosti Lyžiar sa pohybuje pri zjazde zrýchlene. Príčinou jeho zrýchleného pohybu je tá zložka tiažovej sily, ktorá má rovnaký smer ako svah - naklonená rovina. Uvažujeme však a experimentujeme ďalej: Pri modelovaní pohybu lyžiara nájdeme taký sklon naklonenej roviny, pri ktorom je pohyb telesa rovnomerný, alebo dokonca spomalený. Budeme asi musieť uvažovať, či nejaké sily nepôsobia aj proti smeru pohybu hranola (lyžiara). Pokračujte v modelovaní pohybu lyžiara pomocou naklonenej roviny a hranola. Ponúkame problém: Iste nájdeme takú polohu naklonenej roviny, pri ktorej sa hranol pohybuje rovnomerne. Znázornite takú situáciu pomocou síl, ktoré pri tom na hranol pôsobia. >> >>

TRENIE na naklonenej rovine Za zrýchlovanie pohybu lyžiara je zodpovedná zložka F tiažovej sily FG, rovnobežná so svahom. Skúsme teraz zistiť, ako na pohyb lyžiara vplýva sila FN, ktorá je kolmá na svah. Zložka FN tiažovej sily pôsobí v smere kolmom na povrch trate lyžiara. Prejavuje sa preto ako tlaková sila, od ktorej závisí, či sa lyže viac, alebo menej zaboria do snehu. Dohodneme sa, že všetky prejavy odporových síl, súvisiace s nedokonalým kĺzaním sánok či lyží po snehu, budeme súhrnne označovať FTR,trecia sila, alebo sila trenia. Pretože trenie tu vzniká ako dôsledok kĺzania telesa (napr. lyží) po podložke (povrch snehovej vrstvy), hovoríme tiež o sile klzného trenia. Fyzici nadobudli skúsenosť, z ktorej vyplýva: Trecia sila je tým väčšia, čím väčšia je sila FN. Ďalšia skúsenosť sa týka kvality povrchov, ktoré sa po sebe kĺžu: Pre drsnejšie, alebo mäkšie povrchy je trecia sila väčšia, ako pre hladké a tvrdé povrchy. O takom tvrdení sa treba presvedčiť. Vymyslite experiment!>> >>

>> >> >> TRENIE na naklonenej rovine Na obrázku je schéma experimen-tu. Mal by nám po-môcť pri overení vzťahu FTR = f FN Hranol na obrázku sa kĺže po podložke konštantnou rýchlosťou v. Veľkosť sily F, ktorá pôsobí na hranol v smere pohybu, je rovná veľkosti trecej sily FTR. Nezabudnite vysvetliť, prečo by sa mal hranol pri meraní pohybovať konštantnou rýchlos-ťou. Veľkosť FTR sily klzného trenia FTR sa vyjadruje vzťahom FTR = f FN. VeľkosťFTRsily klzného trenia sa rovná súčinu konštantyf a veľkosti normálovej silyFN. Vektor FTR sily klzného trenia má vždy opačný smer ako vektor rýchlosti. Poznámka Pri nie veľkých rýchlostiach (napr. porovnateľných s rýchlosťou cestných dopravných prostriedkov) spravidla netreba uvažovať o závislosti sily trenia od veľkosti rýchlosti. Konštanta f je koeficient klzného trenia v pohybe. Súčiniteľ f charakterizuje dvojicu povrchov, ktoré sa po sebe kĺžu. Riešte úlohy >> >>

TRENIE na naklonenej rovine Vysvetlite, aký pohyb môže konať lyžiar na svahu, v závislosti od kvality snehu a kvality sklznice lyží, aký pohyb koná na rovinke pod svahom, ak je jej povrch - pokrytý ľadom - pokrytý mokrým snehom. Na obrázku sa na vodo-rovnej trati pohybuje ly-žiar, pripojený lanom k motocyklu. >> >> >> Vysvetlite, v akom vzájomnom vzťahu sú veľkosti síl F, FTR, ak a) rýchlosť lyžiara je konštantná, b) rýchlosť lyžiara sa zväčšuje, c) rýchlosť lyžiara sa zmenšuje. Aký bude ďalší pohyb lyžiara, ak sa lano roztrhne, alebo uvoľní ?

>> >> Pri experimentoch s naklonenou rovinou ste zrejme získali skúse-nosť: Ak má byť pohyb hranola po naklonenej rovine rovnomerný, ne-smieme zväčšiť uhol a až natoľko, aby sa hranol dal do pohybu pô-sobením vlastnej tiaže - vtedy sa jeho ďalší pohyb zrýchluje. Preto ho musíme uvádzať do pohybu postrčením rukou. Pokiaľ je hranol voči doske v po-koji, je trenie medzi podstavou hranola a doskou väčšie, ako keď sa hranol po doske kĺže. Také trenie nazývame trenie v pokoji Pre trenie v pokoji platí vzťah FTR = f0 FN v ktorom je f0koeficientklzné- ho trenia v pokoji. Meranie koeficientu klzného trenia na naklonenej rovine: Pri znázornenom experimente s naklonenou rovinou sa dá jej sklon a meniť. Pokúšame sa nájsť taký sklon, pri ktorom bude kĺzavý pohyb hranola rovnomerný. Vtedy veľkosť pohybovej zložky tiažovej sily sa rovná veľkosti sily trenia. Klzné trenie v pokoji je vždy väčšie ako klzné trenie za pohybu. Preto aj súčiniteľ klzného trenia v pokoji je vždy väčší, ako koeficient klzného trenia za pohybu: f0 > f.

Čo robíme v prípade, že klzné trenie je prekážkou našej činnosti, alebo pohybu, alebo práce strojov, ... ? >> >> ÚLOHY - Potrebujeme klzné trenie pri chôdzi ? Je to trenie v pokoji, alebo za pohybu ? - Vymenujte aj iné prípady, kedy je klzné trenie potrebné a teda užitočné. - Plánujte experiment tak, aby sme mohli merať súčiniteľ klzného trenia pre rôzne dvojice navzájom sa kĺžucich povrchov (hranola a podložky). - Vysvetlite, prečo pre koeficient klzného trenia platí f = tga. - Odmerajte koeficient f klzného trenia za pohybu a koeficient f0 klzného trenia v pokoji pre pohyb hranola po rôznych podložkách. Príklad merania ponú-kame na nasledujúcej strane >> >> >> Uvážte, aký má trenie význam pre dopravu. Skúste riešiť aj úlohy o pohyboch dopravných prostriedkov pri roz-biehaní a v zákrute. Napr.: Rozbiehanie dopravného prostriedku Prejazd automobilu zákrutou

ÚLOHY - Plánujte experiment tak, aby sme mohli merať koeficient klzného trenia pre rôzne dvojice navzájom sa kĺžucich povrchov (hranola a podložky). - Vysvetlite, prečo pre koeficient klzného trenia platí f = tga. - Odmerajte koeficient f klzného trenia za pohybu pre pohyb hranola po rôznych podložkách. Ponúkame príklad merania súčiniteľa klzného trenia za pohybu. Kliknite na obrázok vpravo. Zápalková škatuľka sa pohybuje na sklenenej podložke, ak jej udelíme začiatočný impulz. Uvážte, aký má trenie význam pre dopravu, napr. pri brzdení, ale aj pri prejazde auta zákrutou alebo pri rozbiehaní. Skúste riešiť aj úlohy o pohyboch dopravných prostriedkov pri roz-biehaní a v zákrute. Ponúkame príklad merania súčiniteľa klzného trenia f0v pokoji.>> >> >>

ÚLOHY - Plánujte experiment tak, aby sme mohli koeficient klzného trenia v pokoji pre rôzne dvojice navzájom sa kĺžucich povrchov (hranola a podložky). - Vysvetlite, prečo pre koeficient klzného trenia platí f0 = tga. - Odmerajte koeficient f0 klzného trenia v pokoji pre pohyb hranola po rôznych podložkách. Ponúkame príklad merania súčiniteľa klzného trenia v pokoji. Kliknite na obrázok vpravo. Zápalková škatuľka sa bez začiatočného impulzu pohybuje na sklenenej podložke. Uvážte, aký má trenie význam pre dopravu. Skúste riešiť aj úlohy o pohyboch dopravných prostriedkov pri roz-biehaní a v zákrute. Napr.: Rozbiehanie dopravného prostriedku Prejazd automobilu zákrutou Motocyklové preteky 01

Čo robíme v prípade, že klzné trenie je prekážkou našej činnosti? Kliknite na obrázok vpravo a pokúste sa zistiť o čo sa asi majitelia kamen-ného bloku snažia. Potom kliknite na obrázok dole a sledujte videozáznam. Potom si ho prehrajte znova a pripojte k nemu váš fyzikálny komentár. ÚLOHY Vysvetlite, čo je valivé trenie a ako a prečo ním nahrádzame klzné trenie. Vysvetlite, kde ho využívame, napr. V súčiastkach strojov, pri doprave, ....

TRENIE na naklonenej rovine