Вред и польза силы трения: трение скольжения, покоя и качения. Свойство воды способствующее уменьшению трения

Трение в жизни растений и животных

Знания нельзя купить, здесь их дают бесплатно!

В жизни многих растений трение играет положительную роль. Например, лианы, хмель, горох, бобы и другие вьющиеся растения благодаря трению могут цепляться за находящиеся поблизости опоры, удерживаются на них и тянутся к свету. Между опорой и стеблем возникают достаточно большое трение, т.к. стебли многократно обвивают опоры и очень плотно прилегают к ним.

У растений, имеющих корнеплоды, такие, как морковь, свекла, брюква, сила трения о грунт способствует удержанию их в почве. С ростом корнеплода давление окружающей земли на него увеличивается, а это значит, что сила трения тоже возрастает. Поэтому так трудно вытащить из земли большую свеклу, редьку или репу.

Таким растениям, как репейник, трение помогает распространять семена, имеющие колючки с небольшими крючками на концах.

Эти колючки зацепляются за шерсть животных и вместе с ними перемещаются. Семена же гороха, орехи благодаря своей шарообразной форме и малому трению качения перемещаются легко сами.

Организмы многих живых существ приспособились к трению, научились его уменьшать или увеличивать. Тело рыб имеет обтекаемую форму и покрыто слизью, что позволяет им развивать при плавании большую скорость.

Щетинистый покров моржей, тюленей, морских львов помогает им передвигаться по суше и льдинам.

Ученым недавно стало известно, как устроена кожа дельфинов, и почему они меняют свою кожу каждые 2 часа. Кожа дельфина обладает особым демпфирующим действием, позволяющим гасить турбулентность. Эта гипотеза высказана в 1957 г. немецким инженером Крамером и в настоящее вpeмя подтверждена экспериментально. Передняя часть тела дельфина обтекается ламинарно, а позади спинного плавника пограничный слой становится турбулентным.

Таким образом, «мягкость» или «волнистость» кожи дельфинов помогают им значительно уменьшать трение при скольжении в воде, а потеря частиц кожи по всему телу создает в процессе движения водовороты воды, которые сглаживают трение с потоком вокруг дельфина. Применение аналогичных технологий скольжения при строительстве судов, позволит повысить скорость движения кораблей.

У животных и человека образующие сустав кости не касаются друг друга; они покрыты суставным хрящом, который выполняет роль буфера между костными поверхностями.

А по краям хряща прикрепляется синовиальная оболочка, в которой имеется жидкость, уменьшающая трение между суставными поверхностями. Проблема трения и изнашивания в суставах решена природой на таком уровне, о котором инженеры - трибологи мoгут пока только мечтать. Ежедневные нагрузки, например, в тазобедренном суставе человека превышают тысячу ньютонов при прыжках, а трение и изнашивание практически отсутствует. В результате безотказная работа в течение всей жизни!

Дело в том, что суставная жидкость по своему составу сходна с плазмой крови, но обладает большей вязкостью, чем кровь. Внутреннее трение суставной жидкости падает в сотни раз при резком повышении скорости! Кроме того, тончайший слой этого необычного вещества ведет себя при сжатии так же, как слой резины. Поэтому трение, возникающее при скольжении в этой специфической среде, имеет весьма мало общего со знакомым жидким трением. При ходьбе, жидкость начинает выдавливаться из капилляров хряща, усиливая смазочное действие, и уменьшая трение. Суставная жидкость обладает необычной способностью резко увеличивать вязкость под давлением. В итоге процесс выдавливания смазки из хряща автоматически регулируется под действием нагрузки.

Интересно решается в живой природе инженерная задача равномерного прокачивания жидкостей по трубам.

В момент «рабочeго хода» сердца артерии упрyго расширяются, накапливая энергию. Зато в промежутках между сокращениями сердечных мышц скопленная в артериях энергия проталкивает кровь дальше в более мелкие сосуды, обеспечивая не только постоянство скорости движения, но и меньший расход энергии. Упрyгость сосудов возникает блaгодаря присутствию в артериальных стенках особого вещества эластина. Снижению потерь на трение способствует также особый, напоминающий ламинарный, режим течения крови в сосудах.

При действии же органов движения у животных и человека трение проявляется как полезная сила.

Чтобы увеличить сцепление с грунтом, стволами деревьев, на конечностях животных имеется целый ряд различных приспособлений: когти, острые края копыт, подковные шипы, тело пресмыкающихся покрыто бугорками и чешуйками.

Действие органов хватания ( хватательные органы жуков, клешни рака; передние конечности

и хвост некоторых пород обезьян; хобот слона) тоже тесно связано с трением.

Ведь предмет или живое существо будет тем прочнее схвачено, чем больше трение между ним и органом хватания. Величина же силы трения находится в прямой зависимости от прижимающей силы.

Поэтому органы хватания устроены так, что могут либо охватывать добычу с двух сторон и зажимать ее, либо обвивать несколько раз и за счет этого стягивать с большой силой.

Кости животных и человека в местах их подвижного сочленения имеют очень гладкую поверхность, а внутренняя оболочка полости сустава выделяет специальную жидкость, которая служит суставной «смазкой».

При глотании пищи и ее движении по пищеводу трение уменьшается за счет предварительного дробления и пережевывания пищи, а также смачивания ее слюной. При действии же органов движения у животных и человека трение проявляется как полезная сила.

У многих живых организмов существуют приспособления, благодаря которым трение получается небольшим при движении в одном направлении и резко увеличивается при движении в обратном направлении. Это, например, шерсть и чешуйки, растущие наклонно к поверхности кожи. 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.

Водяной жук - вертячка изумительно быстро носится на поверхности воды. Чтобы захватить их сачком, требуется большая ловкость. Вертячка — лучший пловец среди водных жуков.

Оказывается, быстроте передвижения он во многом обязан покрывающей тело жировой смазке, которая значительно уменьшает трение о воду.

Устали? - Отдыхаем!

Вверх

class-fizika.ru

Способ уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде

Изобретение относится к водному транспорту, судостроению и касается технологии снижения поверхностного трения при движении транспортных устройств в водной среде. Способ уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде заключается в создании электрического поля в пограничном слое, окружающем поверхность тела. На поверхности тела создают проводящие участки, разделенные изолятором, и прикладывают к ним электрическое напряжение. Величина напряжения достаточна для возникновения разложения воды (появления газового слоя). Полярность приложенного напряжения и его величину меняют в соответствии со скоростью движения тела в воде и условиями минимизации энергозатрат для создания газовой прослойки скольжения. Геометрию проводящих поверхностей целесообразно при реализации описываемого способа выбирать в соответствии с формой движущегося тела и его скоростью движения. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективности создания газового слоя на границе раздела тело - вода без разрушения самого тела и при минимальных энергозатратах на генерацию газа для "смазки". 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам передвижения в водной среде, к надводному и подводному транспорту.

Уровень техники.

Известны способы уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде, заключающиеся в создании воздушного слоя под днищем движущегося судна (1, 2). Такие способы хотя и позволяют уменьшить трение корпуса корабля о воду, но требуют значительного расхода воздуха для своего осуществления, и, как следствие, наличия мощного компрессора на борту судна.

Известен способ уменьшения поверхностного трения в водной среде, заключающийся в создании электрического поля в пограничном слое, окружающим тело. Созданное поле генерирует комплексы молекул из материала, составляющего электрод. Слой из упомянутых молекул и создает смазку при движении тела в воде (3). Данный способ взят авторами за прототип. К сожалению, в известном способе "смазочный" слой также состоит из водной среды и не столь эффективен. Кроме того, в процессе движения расходуется материал рабочего электрода, что ограничивает рамки применения способа.

Сущность изобретения.

В данной заявке решается задача создания эффективного газового слоя на границе раздела тело-жидкость без разрушения самого тела и с минимальными энергозатратами на генерацию газа для "смазки".

Для решения поставленной задачи в способе, заключающемся в создании электрического поля в пограничном слое, окружающим поверхность тела, на его поверхности создают проводящие участки, разделенные изолятором, и прикладывают к ним электрическое напряжение, величина которого достаточна для возникновения разложения воды (появления газового слоя), при этом полярность приложенного напряжения и его величину меняют в соответствии со скоростью движения тела в воде, и условиями минимизации энергозатрат для создания газовой прослойки скольжения. Кроме того, геометрию проводящих поверхностей выбирают в соответствии с формой тела и его скоростью движения.

Возможность осуществления.

Способ уменьшения поверхостного трения при движении тела в воде иллюстрируется чертежами фиг.1, 2, 3. На фиг.1, 2 показан корпус - 1 судна сбоку, на фиг. 3 - днище - 1 судна (вид снизу). На поверхность судна (днища) 1 нанесены проводящие участки 2 (заштрихованы), разделенные изолирующим материалом 3. Проводящие участки попеременно подключены к полюсам источника питания 4 таким образом, чтобы электрическое поле, создаваемое электродами, равномерно окружало движущееся тело и обеспечивало эффективное разложение воды на газ (водород и кислород).

Геометрию проводящих поверхностей делают такой, чтобы газовая прослойка окружала судно при его движении с любой скоростью. Например, кольцеобразное расположение электродов (фиг.1) целесообразно при низкой скорости движения, когда пузырьки газа успевают подняться по бортам судна, к поверхности их слой наращивается и судно не успевает уйти из созданного "облака" газа.

Вариант продольного расположения электродов (фиг.2) эффективен при большой скорости движения, когда газ не успевает подняться к поверхности, и наращивание слоя происходит продольно движению судна.

Шахматное расположение проводящих поверхностей (фиг.3) целесообразно на плоском днище судна, когда пузырьки газа не уходят на поверхность.

Источник питания в принципе может быть источником постоянного тока, но при этом возникает опасность отложения на электродах солей ионов вещества, растворенного в воде. Ухудшаются условия образования газа. Частая перемена полюсов (переменный ток) делает процесс разложения воды энергоемким, и мощность расходуется на нагрев воды. Понятно, что чем медленнее идет судно, тем медленнее должен выделяться газ (тем меньше его нужно), тем меньше должно быть напряжение на электродах.

Материал проводящих поверхностей (электродов) 2 целесообразно использовать химически нейтральным к водной среде, например, делать электороды из металла платиновой группы. В противном случае он будет реагировать с водой и разрушаться. Следует провести специальные исследования по созданию материала для указанной цели.

Таким образом, предложенный способ позволяет с максимальной эффективностью осуществить газовую смазку корпуса судна именно на его поверхности в слое воды, примыкающей к ней, не иметь внешнего источника газа. Его энергетическая эффективность приближается к единице.

Расчеты показывают, что Энергозатраты на создание газовой смазки на порядок меньше энергозатрат, обеспечивающих эквивалентное увеличение скорости при отсутствии газового слоя.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 288576, кл. B 63 B 1/38.

2. Патент России 2122270 C1, кл. B 63 B 1/38.

3. Авторское свидетельство СССР 364493, кл. B 63 B 1/34.

1. Способ уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде, заключающийся в создании электрического поля в пограничном слое, окружающем поверхность тела, отличающийся тем, что на поверхности тела создают проводящие участки, разделенные изолятором, и прикладывают к ним электрическое напряжение, величина которого достаточна для возникновения разложения воды (появления газового слоя), при этом полярность приложенного напряжения и его величину меняют в соответствии со скоростью движения тела в воде и условиями минимизации энергозатрат для создания газовой прослойки скольжения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что геометрию проводящих поверхностей выбирают в соответствии с формой движущегося тела и его скоростью движения.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Жидкое трение.

Трение о жидкую или газообразную среду называется жидким или вязким трением. Причины возникновения сил вязкого трения мы рассмотрим в главе, посвященной гидродинамике. Здесь же отметим их некоторые характерные особенности. При вязком трении отсутствует сила трения покоя. Достаточно слегка дунуть на плавающее в ванне с водой тело, чтобы оно пришло в движение. Человек, отталкиваясь шестом от дна реки, легко заставляет двигаться , лодку с большим грузом.

В отсутствие относительной скорости сила жидкого трения равна нулю. При возникновении относительной скорости величина жидкого трения с увеличением скорости растет сначала линейно, а затем пропорционально квадрату скорости. При скоростях, больших скорости звука в данной среде (сверхзвуковая скорость), сила трения пропорциональна примерно кубу скорости. Характер зависимости силы жидкого трения от скорости для обычных (дозвуковых) скоростей иллюстрирует рисунок 7.

Рис.7

Для малых скоростей

(4)

для больших скоростей

(5)

Значения коэффициентов пропорциональности r1 и г2 зависят от свойств среды, размеров и формы тела и состояния поверхности тел. Знак в формуле (5) выбирается противоположным знаку скорости. Возрастание силы жидкого трения при увеличении скорости обусловливает существование предельной скорости, с которой тело может

двигаться в сопротивляющейся среде под действием постоянной силы. Уравнение движения в этом случае запишется в виде

(6)

где F -- постоянная сила, действующая на тело, Fv — сила трения (функция скорости), m— масса тела.

При свободном падении в воздухе или воде F=Gэф, где Gэф—эффективный вес тела (разность между весом тела в пустоте и выталкивающей силой, действующей на тело в жидкости или газе в соответствии с законом Архимеда):

(7)

В первый момент падения (v=0) сила Fv=0 и ускорение тела имеет максимальное значение, соответствующее действию силы Gэф. Затем, так как эффективный вес тела постоянен, а сила трения Fv с увеличением скорости возрастает, разность Gэф-Fv уменьшается, в конце концов, обращаясь в нуль. При этом ускорение становится равным нулю и скорость падения тела принимает некоторое «установившееся» значение, которое не меняется вплоть до достижения телом поверхности земли или дна водоема (если при этом не меняются свойства среды, в которой происходит движение,— ее плотность и вязкость). Значение скорости установившегося движения в данной среде под действием данной силы зависит от вида зависимости силы трения, от скорости движения тела и значения коэффициента пропорциональности r, т. е. в конечном счете, от свойств среды, формы и размеров тела, состояния его поверхности. Так, для человека среднего веса, падающего в воздухе с закрытым парашютом, скорость установившегося падения примерно 60 м/сек, а при падении с раскрытым парашютом 5—6 м/сек.

Действие сил трения. Смазка.

В повседневной жизни мы на каждом шагу сталкиваемся с действием сил трения. Вытаскивая гвоздь из стены, мы преодолеваем силу трения. При движении автомобиля или другого экипажа с постоянной скоростью по ровной горизонтальной дороге мощность, развиваемая его двигателем, расходуется на преодоление разных видов трения в механизме автомобиля и между его колесами и полотном дороги. Колоссальное количество бензина, угля и нефти идет на то, чтобы восстановить потери механического движения, связанные с преодолением сил трения в машинах, самолетах и наземных экипажах различного типа. Поэтому уменьшение трения дает экономию огромных материальных ценностей.

Борьба с трением в машинах, на транспорте сводится к замене сухого трения скольжений трением других видов. В частности, наиболее распространенный способ уменьшения трения — смазка — состоит в замене сухого трения трением жидким. Смазка заполняет углубления, выемки, трещины поверхностей твердых тел и образует между ними жидкий слой, разъединяющий эти поверхности и препятствующий взаимодействию их молекул. При движении тел происходит скольжение слоев жидкости друг относительно, друга. Замена сухого трения внутренним трением смазки уменьшает трение в 8—10 раз.

Теория смазки была создана русским ученым Я. Я. Петровым. Наиболее строгая теория смазки была разработана Я. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным.

Второй весьма эффективный способ снижения трения — замена скольжения качением (в шарикоподшипниках) — мы разберем ниже.

В измерительной технике для повышения чувствительности и точности измерительных приборов имеет большое значение борьба с явлением «застоя». В разного рода стрелочных приборах об измеряемой величине судят по смещению стрелки от нулевого положения. Благодаря наличию трения покоя это смещение начинается, когда измеряемая величина уже достигнет некоторого значения. Это явление приводит к тому, что чувствительность таких приборов (в которых движение указателя осуществляется со скольжением) не может превзойти некоторого предела. Величина силы трения покоя сказывается и на точности прибора, так как стрелка может остановиться на делении, не соответствующем действительному значению измеряемой величины. Поэтому в прецизионных измерительных приборах указатели укрепляются не в подшипнике, а на подвесе, что позволяет избежать сухого трения.

Однако полное исчезновение трения повлекло бы за собой весьма неприятные последствия. Ни человек, ни автомобиль, ни какой-либо механизм, как мы знаем, не могли бы двигаться под действием внутренних сил, так как эти силы лишь сближают или раздвигают отдельные части тел. Трение служит той внешней силой, которая ослабляет или уравновешивает действие одной из внутренних сил и позволяет другой силе перемещать тело. Человек при ходьбе, занося ногу вперед, отрывает ее от земли, а другой ногой опирается о землю. Нога, стоящая на земле, испытывает на себе действие двух сил: мускульной, толкающей ее назад, и силы трения покоя, уравновешивающей эту силу. В результате эта нога остается на месте, в то время как приподнятая, испытывая лишь небольшое сопротивление со стороны воздуха, перемещается вперед. При движении тепловоза сила трения колес о рельсы является движущей силой, не позволяя им скользить; благодаря трению не проскальзывает по шкиву ремень, передающий движение от двигателя к станку. Во всех рассмотренных случаях проявляется сила трения покоя. Поэтому трение покоя иногда называют ведущим трением.

В отсутствие силы трения гвоздь не удержался бы в доске; винтовые, шпоночные соединения распались; любая машина, едва придя в движение, рассыпалась бы на составные части.

Рис.8

Многим знакомо явление «заноса» автомобиля при резком торможении на скользкой дороге. При торможении колеса автомобиля начинают с большой скоростью скользить по льду (рис.8). Сила трения скольжения направлена в сторону, противоположную

скорости движения. Положим, под действием силы возникло скольжение колеса с малой скоростьюв направлении, перпендикулярноми одновременно возникла направленная противоположно скоростисила трения. Результирующая скорость скольжения:Сила трения направлена противи имеет значениеFтр. Можно считать, что, так как силы трения с изменением скорости меняются мало. Тогда составляющая силы трения в направлении, противоположном, равна:. Но еслиv2<<v1, угол мал и

или

Сила трения в направлении, перпендикулярном скольжению, зависит от скорости движения v2 в этом направлении. Трение в направлении, перпендикулярном движению, приобретает характер жидкого трения, так как если, то и сила: достаточно небольшой силы, чтобы возникло движение вбок. Вследствие этого же явления приводные ремни слетают со шкива при резком уменьшении скорости его движения; вращающееся сверло или бур легко входит в металл, дерево или землю и вытаскивается из них (чтобы вытащить неподвижное сверло из металла или бур из земли, часто требуются значительные усилия).

Лекция 15.Упругие свойства твердых тел. Виды упругих деформаций. Закон Гука для разных деформаций: односторонне растяжение (сжатие), всестороннее сжатие, сдвиг, кручение. Модуль упругости, коэффициент Пуассона.

studfiles.net

ВЯЗКОЕ (ЖИДКОЕ) ТРЕНИЕ

Вязкое трение (жидкое) - трение между жестким телом и жидкостью, а также между слоями жидкости или газа.

Сухое трение разделяется на:

1. Трение скольжения;

2. Трение качения.

Силы трения возникают не только при скольжении одной поверхности по другой, но также при попытке вызвать такое скольжение.

Интересно, что абсолютно сухие тела в природе практически не встречаются. При любых условиях содержания техники на поверхности твердого вещества образуются тонкие пленки атмосферных осадков, жиров и т.д. Трение между твердым телом и жидкостью или газом называется вязким или жидким трением.

Где возникает вязкое трение?

Вязкое трение возникает при движении твёрдых тел в жидкой или газообразной среде, или когда сама жидкость или газ текут мимо неподвижных твёрдых тел.

Какова причина вязкого трения?

Причина возникновения вязкого трения - это внутреннее трение. Если твёрдое тело движется в неподвижной среде, прилипший к нему слой воды или воздуха перемещается вместе с ним. При этом он скользит вдоль соседнего слоя. Возникает сила трения, увлекающая этот слой. Он приходит в движение и в свою очередь увлекает следующий слой и т. д. Чем дальше от поверхности тела, тем медленнее движутся слои жидкости или газа. Сила трения между слоями тормозит более быстрые слои и, значит, само твёрдое тело. Оно тормозится непосредственно вязким трением. То же самое происходит, когда поток жидкости или газа течёт мимо неподвижного тела.

Интересные особенности вязкого трения!

ОПЫТ.

Налейте в тарелку немного воды и опустите туда щепку. Подуйте на щепку – она поплывёт по воде. И даже если вы подули слабо, щепка всё равно сдвинется с места. Главное отличие вязкого трения от сухого состоит в том, что не существует вязкого трения покоя!

Как бы ни мала была сила тяги, действующая на тело, она сразу же вызывает движение тела в жидкости. Чем меньше эта сила, тем медленнее будет плыть тело.

От чего зависит сила трения в жидкости или газе?

Сила трения, испытываемая движущимся телом, например, в жидкости, зависит от скорости движения, от формы и размеров тела и от свойств жидкости.

При малых скоростях движения сила сопротивления прямо пропорциональна скорости движения и линейному размеру тела. Тела испытывают тем большую силу противления, чем более густой (вязкой) будет среда. А жидкости могут быть не вязкие, как вода, или очень вязкие, как мед. У воды вязкость меньше, чем у клея, а у клея – меньше, чем у смолы.

А вязкость зависит от температуры жидкости. Например, зимой мотор стоявшего на морозе автомобиля приходится разогревать. Делается это для того, чтобы согреть застывшее масло, залитое в моторВязкость застывшего масла больше , чем у нагретого, и мотор не может быстро вращаться. Наоборот, вязкость газов с понижением температуры падает.

При увеличении скорости тела меняется сопротивления среды. Оно зависит от характера обтекания движущегося в нем тела. На больших скоростях позади движущегося тела возникает сложное турбулентное течение, образуются причудливые фигуры, кольца и вихри.

Турбулентное сопротивление движению зависит уже от плотности среды, квадрата скорости тела и размеров (в квадрате) тела. Турбулентное сопротивление уменьшается во много раз после придания движущемуся телу обтекаемой формы. Наилучшей для тела, движущегося в толще жидкости или газа, является форма, тупая спереди и острая сзади (например, у дельфинов и китов).

Давным-давно ...

На некоторых древних рисунках, найденных в пирамидах, изображены египтяне, подливающие молоко под полозья саней, на которых они волокут каменные глыбы.

В дошедших до нас опорах колодезных воротов времен бронзового века (V век до н. э.) обнаружены следы оливкового масла, которое помогало ослабить трение.

Что же такое "смазка"?

Так говорят о смазке: «идёт как по маслу».

Там, где приходится иметь дело со скольжением сухих поверхностей, их стараются сделать мокрыми, смазать. Втулки колёс мажут дёгтем или тавотом; в подшипники заливают масло, набивают солидол. На электростанциях, есть даже специальная должность маслёнщика, подливающего из маслёнки смазку в трущиеся части. На железной дороге тоже есть смазчики. Благодаря смазке трение уменьшается в 8–10 раз.

Какие натуральные жидкости лучше подходят для смазки? Это растительные жиры, масло, говяжье или свиное сало, дёготь. Но с развитием техники были найдены другие, более дешёвые смазочные материалы - минеральные масла, получающиеся при переработке нефти.

В качестве современных смазочных веществ можно назвать машинное, авиационное, дизельное масла, тавот, солидол, технический вазелин, автол, нигрол, веретенное масло, ружейное масло.

Выяснилось, что чем массивнее вращающаяся, например, деталь, тем гуще должна быть смазка. Тяжёлые валы гидротурбин смазывают густым тавотом, а ходовые части карманных часов – жидким и прозрачным костяным маслом. Хорошая смазка должна обладать «маслянистостью». Тогда при остановке машины в зазоре между трущимися частями остаётся тончайший слой смазки, и при пуске машины в ход не приходится преодолевать трения покоя между совсем сухими поверхностями. Этим понижает трение и износ трущихся деталей. При работе машины смазка разогревается и частично теряет свои свойства, поэтому для охлаждения смазки применяют специальные приспособления. А еще созданы такие смазочные смеси, которые хорошо работают даже на очень большом морозе.

А вот самую распространенную в природе жидкость - воду редко используют в качестве смазки. Она обладает малой вязкостью и, кроме того, вызывает коррозию многих металлов.

Интересно ...... что есть жидкость, которая увеличивает трение Это – гудрон!

Ух, ты!!!

Неосторожность с огнем - главная причина пожара для всех сооружений. А вот для ветряных мельниц, сейчас практически исчезнувших, одной из основных причин пожара был сильный ветер, так как при сильном ветре у них часто загоралась ось от трения!!!

Если в брезентовый пожарный шланг подавать воду под большим давлением, его может разорвать. А если брезент взять попрочнее? Американские пожарные провели такой эксперимент. Шланг не разорвало, но когда скорость потока воды достигла 100 литров в секунду, то шланг загорелся от трения воды о брезентовые стенки!!!

Интересно!

При смазывании трущихся поверхностей смазкой сухое трение заменяется вязким и уменьшается.

Жидкости являются смазкой при трении, но при вытаскивании из деревянного изделия, долго находившегося под дождем или в сыром месте, вбитых гвоздей нужно приложить куда больше усилий, чем при вытаскивании из сухой! Дело в том, что промежутки между частичками древесины, набухшей от влаги, увеличиваются, и гвоздь сильнее сжимается волокнами древесины, при этом сила трения увеличивается.

Когда приливная волна движется по океанскому дну, силы трения приводят к замедлению вращения Земли и удлинению суток.

Вязкое трение приводит к потере механической энергии движущегося тела, т.к. тормозит его. Но это не значит, что ,например самолет будет лучше» лететь в среде, лишенной вязкого трения. Самолет в таком воздухе вообще не сможет взлететь, т.к. подъемная сила его крыла и сила тяги его воздушного винта будут раны нулю!

Линейная скорость спутника, движущегося в разреженных слоях атмосферы, из-за сопротивления воздуха увеличивается! Парадокс объясняется тем, что уменьшается радиус орбиты и часть потенциальной энергии спутника преобразуется в кинетическую.

Для судна водоизмещением около 35 тыс. т и длиной около 180 м потери на трение о воду при ходе 14 узлов соcтавляют примерно 75 % общей мощности, а остальные 25 % затрачиваются на преодоление волнoвoгo сопротивления. Интересно, что этот последний вид потерь значительно уменьшается при движении тела в подводном положении.

Наша aтмосфера у земной поверхности примерно в 800 раз менее плотна, чем вода, но и она может создать огромное противодейcтвие движению. Так, обычный поезд при скорости 200 км/ч затрачивает на преодоление сопротивления воздуха около 70 % всей мощности. Даже при хорошо обтекаемой форме эта цифра не снижается ниже половины всей мощности.

Уже первые летательныe аппараты отчетливо ощутили гигантскую силу сопротивления воздуха. И с этого момента снижение лобового сопротивления за счет лучшей обтекаемости стало одной из главных проблем развития авиации. Ведь трение о воздух не только поглощает энергию двигателей, но и приводит к опасному перeгреву самолета в плотных слоях атмосферы. Но в то же время набегающий поток служит одним из источников подъемной силы самолетов

Ламина́рное тече́ние (лат. lāmina — «пластинка») — течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).

studopedya.ru

Вязкое (жидкое) трение

Знания нельзя купить, здесь их дают бесплатно!

Где возникает вязкое трение?

Какова причина вязкого трения?

Причина возникновения вязкого трения - это внутреннее трение.

Если твёрдое тело движется в неподвижной среде, прилипший к нему слой воды или воздуха перемещается вместе с ним. При этом он скользит вдоль соседнего слоя. Возникает сила трения, увлекающая этот слой.

Он приходит в движение и в свою очередь увлекает следующий слой и т. д. Чем дальше от поверхности тела, тем медленнее движутся слои жидкости или газа. Сила трения между слоями тормозит более быстрые слои и, значит, само твёрдое тело. Оно тормозится непосредственно вязким трением. То же самое происходит, когда поток жидкости или газа течёт мимо неподвижного тела.

Интересные особенности вязкого трения!

ОПЫТ.

От чего зависит сила трения в жидкости или газе?

Вязкость зависит от температуры жидкости. Например, зимой мотор стоявшего на морозе автомобиля приходится разогревать. Делается это для того, чтобы согреть застывшее масло, залитое в моторВязкость застывшего масла больше , чем у нагретого, и мотор не может быстро вращаться. Наоборот, вязкость газов с понижением температуры падает.

Давным-давно ...

Что же такое "смазка"?

Так говорят о смазке: «идёт как по маслу».

Какие натуральные жидкости лучше подходят для смазки?

Это растительные жиры, масло, говяжье или свиное сало, дёготь. Но с развитием техники были найдены другие, более дешёвые смазочные материалы - минеральные масла, получающиеся при переработке нефти.

Ух, ты!

Неосторожность с огнем - главная причина пожара для всех сооружений.А вот для ветряных мельниц, сейчас практически исчезнувших, одной из основных причин пожара был сильный ветер, так как при сильном ветре у них часто загоралась ось от трения!!!

Интересно!

Есть жидкость, которая увеличивает трение. Это – гудрон!

При смазывании трущихся поверхностей смазкой сухое трение заменяется вязким и уменьшается.

Источник: Л.П.Лисовский. "Трение в природе и технике", журн. "Квант" .

Устали? - Отдыхаем!

Вверх

class-fizika.ru

трение скольжения, покоя и качения :: SYL.ru

Сила трения встречается буквально на каждом шагу. Но знают ли люди, зачем она нужна? В чем вред и польза силы трения? Попробуем разобраться.

Предисловие

На земные объекты действует несколько сил, которые тесно взаимосвязаны между собой и влияют на жизнедеятельность тел. Прежде всего, это сила тяжести, упругости (внутреннее сопротивление тел в ответ на смещение их молекул) и реакции опоры. Но есть еще она очень важная физическая величина, называемая силой трения. Она в отличие от силы тяготения и упругости не зависит от расположения тел. При ее изучении действуют иные законы: коэффициент трения скольжения и сила реакции опоры. Например, если понадобится сдвинуть тяжеловесный шкаф, то с первой же минуты станет понятно, что сделать это непросто. Кроме того, при выполнении данной задачи присутствуют определенные помехи. Что же препятствует усилиям, приложенным к шкафу? А мешает этому не что иное, как сила трения, принцип действия которой изучают еще в школе. Курс физики за 7 класс подробно рассказывает об этом явлении.

Что у нас под ногами?

С ней люди сталкиваются очень часто. Польза трения в том, что мы бы и шагу ступить не смогли, не будь этой физической величины. Именно она удерживает нашу обувь на той поверхности, куда мы ступаем. Каждый из нас ходил по очень скользким поверхностям, например, по льду, и не понаслышке знает, что это очень тяжело. Почему так происходит? Прежде чем рассказать о том, в чем вред и польза силы трения, определимся с тем, что это такое.

Суть понятия

Силой трения называется взаимодействие двух тел, возникающее в месте их соприкосновения и препятствующее их движению относительно друг друга. Различают несколько видов трения – покоя, скольжения и качения.

Причины возникновения

Первая из причин заключается в неизменной шероховатости поверхностей. Именно этот показатель влияет на то, какой вид силы трения будет иметь место. Если речь идет о гладких поверхностях, например, о покрытой металлом крыше или о ледяных участках, то их шероховатость почти не видна, однако это не значит, что ее нет – она присутствует на микроскопическом уровне. В этом случае будет действовать сила трения скольжения. Но если говорить о шкафе, стоящем на ковре, то здесь шероховатости двух объектов будут значительно препятствовать взаимному движению. Второй причиной является электромагнитное молекулярное отталкивание, которое происходит в месте контакта объектов.

Трение покоя

Что происходит в случае, когда мы пытаемся сдвинуть с места шкаф, однако нам не удается переместить его ни на сантиметр. Что удерживает предмет на одном месте? Это сила трения покоя. Дело в том, что приложенные усилия компенсируются силой сухого трения, возникающей между шкафом и полом.

Вред и польза силы трения покоя

Именно сила трения покоя не дает самостоятельно развязаться шнуркам на наших ботинках, выпасть гвоздю, который мы только что вбили в стену, удерживает на месте шкаф. Без нее было бы невозможно передвигаться по земной поверхности ни людям, ни животным, ни автомобилям. Вред трения также присутствует. Он бывает в довольно глобальных масштабах, например, сила трения покоя может привести к деформации обшивки кораблей.

Научное обоснование

Для того чтобы передвинуть шкаф, необходимо приложить к нему силу, которая превзойдет трение. То есть до тех пор, пока применяемые усилия меньше показателя силы трения, мебель останется на месте. Помимо указанных факторов, есть еще сила реакции опоры, которая направленна перпендикулярно плоскости. Она зависит от материала, из которого сделан пол (здесь задействована также сила упругости). Также существует коэффициент трения, зависящий от того, из чего состоят обе поверхности, взаимодействующие друг с другом. Поэтому сила трения, действующая на шкаф, равняется коэффициенту трения, который умножается на силу реакции опоры (поверхности).

Трение скольжения

Итак, чтобы пересилить трение, мы попросили кого-нибудь нам помочь сдвинуть шкаф с места. Что мы обнаружили? Что после того, как мы приложили силу, которая превысила силу трения покоя, шкаф не только сместился, но и некоторое время продолжал двигаться в необходимую сторону, разумеется, с нашей помощью. А потраченные усилия были примерно одинаковы в течение всего пути. В этом случае нам препятствовала сила трения скольжения, направленная в противоположную от приложенного воздействия сторону. Стоит заметить, что ее сопротивление гораздо ниже, нежели у силы трения покоя. Чтобы снизить этот показатель, при необходимости применяются различные смазочные материалы.

Сила трения качения

Если мы вспомним, что когда-нибудь придется двигать шкаф обратно, то решим оснастить его колесиками. В этом случае возникающее взаимодействие будет называться трением качения, поскольку предмет уже будет не скользить, а катиться по поверхности. Катящиеся колесики будут немного вдавливаться в ковер, образовывая бугорок, который нам необходимо будет преодолеть. Этим и обуславливается сила трения качения. Разумеется, если мы покатим шкаф не по ковру, а, например, по паркету, то переместить его будет еще легче, за счет того, что поверхность паркета тверже поверхности ковра. По той же причине велосипедистам ехать по шоссе куда проще, чем по пляжу с мелким песком.

Неоднозначный вопрос

В чем состоит вред и польза силы трения любого типа? Разумеется, приведенные примеры несколько утрированы – в жизни все немного сложнее. Однако несмотря на то, что сила трения имеет очевидные минусы, создающие ряд сложностей в жизни, ясно, что без нее проблем было бы гораздо больше. Поэтому у данной величины есть свои недостатки и преимущества.

Негативные примеры

Среди примеров вреда этой силы на одном из первых мест стоит проблема перемещения тяжеловесных грузов, быстрого изнашивания любимых вещей, а также невозможности создать вечный двигатель, поскольку из-за трения любое движение рано или поздно прекращается, требуя стороннего вмешательства.

Положительные моменты

Среди примеров полезности этой силы то, что мы можем спокойно ходить по земле, не поскальзываясь на каждом шагу, наша одежда прочно сидит и мгновенно не приходит в негодность, поскольку нити ткани удерживаются благодаря трению. Кроме того, люди используют принцип действия этой силы, посыпая скользкие дороги, из-за чего удается избежать множества аварий и травм.

Выводы

Человечество научилось взаимодействовать с данной физической величиной, увеличивая и уменьшая ее в зависимости от поставленных целей. Наша непосредственная задача – попытаться использовать ее максимально эффективно.

www.syl.ru

Тест Неорганические вещества клетки

Тест «неорганические вещества клетки»

1. Вода, играющая большую роль в поступлении веществ в клетку и удалении из нее отработанных продуктов, выполняет функцию

1) растворителя

2) строительную

3) каталитическую

4) защитную

2. Значительную часть содержимого клетки составляет вода, которая

1) образует веретено деления

2) образует глобулы белка

3) растворяет жиры

4) придает клетке упругость

3. Живые организмы нуждаются в азоте, так как он служит

1) главным составным компонентом белков и нуклеиновых кислот

2) основным источником энергии

3) главным структурным компонентом жиров и углеводов

4) основным переносчиком кислорода

4. Минеральные вещества в организме НЕ участвуют в

1) построении скелета

2) освобождении энергии за счет биологического окисления

3) регуляции сердечной деятельности

4) поддержании кислотно-щелочного равновесия

5. Вода играет большую роль в жизни клетки, так как она

1) участвует во многих химических реакциях

2) обеспечивает нормальную кислотность среды

3) ускоряет химические реакции

4) входит в состав мембран

6. Вода участвует в теплорегуляции благодаря

1) полярности молекул

2) низкой теплоемкости

3) высокой теплоемкости

4) небольшим размерам молекул

7. Ионы какого химического элемента необходимы для процесса свертывания крови?

1) натрия 2) магния 3) железа 4) кальция

8. Какое свойство воды делает её хорошим растворителем в биологических системах?

1) высокая теплопроводность

2) медленный нагрев и остывание

3) высокая теплоемкость

4) полярность молекул

9. Одним из элементов, обуславливающих активный ионный транспорт через клеточные мембраны, является

1) калий 2) фосфор 3) железо 4) азот

10. Какое вещество в клетке выполняет функцию растворителя?

1) вода 2) фруктоза 3) белок 4) глюкоза

11. Какие из перечисленных химических связей разрушаются при транспирации воды?

1) полярные 2) гидрофобные 3) водородные 4) ковалентные

12. На сокращение скелетных мышц влияют ионы

1) железа 2) натрия 3) магния 4) кальция

13. В каком из перечисленных процессов участвуют ионы кальция?

1) транспорт газов

2) образование связей между аминокислотами

3) синтез белков

4) процесс свёртывания крови

14. Полярность молекул воды обеспечивает следующие её функции:

несжимаемость
равномерное распределение тепла по всему организму
растворение веществ; среда для химических реакций; протекание окислительно-восстановительных реакций и гидролиза
вязкость

15. Обеспечивает адсорбционные процессы, передвижение растворов по тканям, передвижение мелких организмов (водомерка) по поверхности воды:

полярность молекул воды
подвижность молекул воды
высокое поверхностное натяжение
вязкость воды

16. Группа химических элементов, относящихся к макроэлементам:

цинк, медь, фтор, йод
углерод, кислород, кобальт, марганец
углерод, кислород, железо, сера
ртуть, свинец, серебро, золото

17. Свойство воды, обеспечивающее поддержание постоянной формы организмов (круглые черви, медузы) и тургора:

подвижность
несжимаемость
прозрачность
высокая теплопроводность

18. Группа микроэлементов:

Mn, Co, Cu, F
K, Mg, Na, Cl
Se, Hg, Ra, Ag
H, C, O, N

19. Свойство воды, обеспечивающее осмос, поступление воды в клетку, плазмолиз и деплазмолиз:

расширение при замерзании
полярность молекул воды
вязкость
подвижность молекул воды

20. Свойство воды, способствующее уменьшению трения, образованию слизей и других смазывающих жидкостей:

подвижность
высокое поверхностное натяжение
вязкость
прозрачность

21. Выбрать неверное суждение:

вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью
вода принимает участие в образовании структуры молекул растворенных веществ
жиры относятся к гидрофильным веществам
кислая среда - если ионов водорода много

22. По отношению к воде химические вещества делят на:

гидрофобные и мезофобные
гидрофильные и гидрофобные
гидрофильные и мезофильные
мезофильные и мезофобные

23.Входит в состав витамина В12; участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями и развитии эритроцитов, синтезе гемоглобина:

кобальт
марганец
натрий
цинк

24. Наиболее распространенная классификация химических элементов живых организмов:

макроэлементы, микроэлементы, мезоэлементы
верны все ответы
макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы
макро- и микроэлементы

25. Функции связанной воды в клетке:

растворитель полярных веществ
участвует в химических реакциях
образует гидратные оболочки и коллоидные растворы
участвует в теплообмене

26. Группа химических элементов, относящихся к макроэлементам первой группы:

Na, Ca, Fe, S
H, C, O, N
Zn, Cu, F, I
Hg, Se, Ag, Au

27. Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина; участвует в биосинтезе хлорофилла, в процессах дыхания и фотосинтеза:

кобальт
цинк
медь
железо

28. Группа химических элементов, относящихся к макроэлементам второй группы:

Zn, Cu, F, I
S, P, K, Mg
Hg, Se, Ag, Au
H, C, O, N

29. К гидрофильным веществам относятся:

мрамор и уксусная кислоа
этанол и поваренная соль
тристеарат и карбонат кальция
этанол и стеариновая кислота

30 Входит в состав эмали зубов и костей; влияет на метаболизм стронция:

йод
бор
бром
фтор

31. Группа ультрамикроэлементов:

H, C, O, N
S, Na, Si, Fe
Au, Ag, F, Se
B, Cu, Mn, F

32. Химический элемент: преобладает в организмах животных в виде аниона, входит в состав соляной кислоты желудочного сока, плазмы крови, участвует в создании мембранных потенциалов клетки:

йод
хлор
селен
сера

33. Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных, некоторых ферментов; участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина:

цинк
сера
медь
селен

34. Химический элемент, входящий в состав клеточной стенки растений, костной ткани и зубной эмали животных, активирующий свертывание крови и сокращение мышечных волокон, регулирующий избирательную проницаемость клеточных мембран, участвующий в синаптической передаче нервного импульса, образовании желчи:

кальций
магний
фтор
натрий

35. Химический элемент, содержащийся в клетках только в ионном виде, активирующий ферменты белкового синтеза, обеспечивающий нормальный сердечный ритм, участвующий в процессе фотосинтеза, создании мембранных потенциалов клетки, регулирующий водный обмен; вместе с натрием формирует осмотический потенциал плазмы крови

кальций
магний
железо
калий

36. Химический элемент, входящий в состав костной ткани, зубной эмали, нуклеиновых кислот, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, фосфолипидов, фосфатной буферной системы: