1. Two bodies come into contact with each other and move one over the other. Where does resistance of motion appear?
2. What methods of changing the resistance of motion in a bicycle wheel do you know?
3. Give an everyday example of a situation little resistance of motion is needed.
4. Give an everyday example of a situation that requires great resistance of motion.
5. Why do you think winter car tyres are narrower than the summer car tyres?
Answer:
1. The resistance of motion appears in the places where the surfaces of the two moving bodies are in contact.
2. The resistance of turning bicycle wheels can be decreased by pumping them up, applying lubricated ball bearings and lubricating the chain. Similar to the car, where moving elements, mainly bearings, are lubricated.
3. Little resistance of motion is needed while pivots of the wheel rotate in a bearing. Little resistance of motion are needed in suspension of movable gates.
4. Great resistance of motion is needed while piling objects in a warehouse or while braking in vehicle brakes.
5. In winter when the road may be more slippery than in summer, narrower car tyres are used. A narrower tyre means a smaller surface of contact between the car and the road. The total mass of the vehicle is constant, not dependant on the width of the tyre, but it is spread out on a smaller surface. The contact force per cmIndeks górny 22 of the contact surface is greater thus the friction is greater, too.
The coefficient of kinetic frictionkinetic frictionkinetic friction depends on the type of surfaces rubbing each other. It does not have a unit - we can see it after we transform the formula:
Coefficient of friction is a quantity without a physical unit.
Task 4
Using the table below, calculate:
a) The magnitude of the skier’s normal force on snow if the friction force is 32 N.
b) The magnitude of the friction force of a cyclist riding on a wet concrete, if the mass of the cyclist is 54 kg and the mass of the bicycle is 15 kg.
[Table 1]
Answer:
a) Given:
Unknown:
Answer:
The skier's normal forcenormal forcenormal force on snow is 800 N.
b) Given:
Unknown:
The weight of the cyclist with the bicycle:
The weight of the cyclist with the bicycle is equal to the normal force FIndeks dolny NN:
Answer:
The friction force of a cyclist riding on a wet concrete is 345 N.
- Friction – the force between the surfaces of two bodies in contact. The force of friction is always opposite to the direction of velocity that the body is moving with. Friction connected with sliding a body on a surface (sliding friction) is slightly greater while making a body move than when the body is already in this motion. For this reason we divide friction into static and kinetic. - Static frictionstatic frictionStatic friction force occurs with the appearance of a force trying to set the body in motion relative to the surface. - The kinetic frictionkinetic frictionkinetic friction force acts between the moving body and the surface. It has an orientation opposite to the velocity of the body. - The kinetic friction force depends on the normal forcenormal forcenormal force of the body on the surface and on the type of materials from which the contacting surfaces are made. - To calculate the friction forces we can use the following formula:
where:
- normal force,
- friction force,
- coefficient of friction.
- The coefficient of frictioncoefficient of frictioncoefficient of friction describes the type of surfaces rubbing each other and it has no unit. - We determine the coefficient of friction experimentally.
Selected words and expressions used in the lesson plan
1. Tarcie występujące pomiędzy ciałem nieruchomym a podłożem jest to tarcie statyczne. 2. Tarcie występujące pomiędzy ciałem poruszającym się a podłożem jest to tarcie kinetyczne. 3. Ze wzrostem siły nacisku ciała poruszającego się po tym samym podłożu następuje wzrost siły tarcia. 4. W wyniku zmian podłoża po którym porusza się ciało, siła tarcia może maleć lub rosnąć. 5. Siła tarcia zależy więc od ciężaru ciała i od rodzaju podłoża, po którym się ciało porusza.
Opór, który pojawia się podczas próby ruszenia szafy z miejsca, nazywamy tarciem statycznym. Przy wzroście siły zewnętrznej siła tarcia statycznego osiąga swoją maksymalną wartość i przy dalszym wzroście siły zewnętrznej Wartość siły tarcia praktycznie nie zmienia się.
Kiedy ciało przesuwa się, tarcie również występuje. Ma ono jednak mniejszą wartość niż maksymalna siła tarcia statycznego. Tarcie występujące podczas przesuwania ciała nazywamy tarciem kinetycznym.
m58bbe99af283cb56_1528449000663_0
Od czego zależy siła tarcia?
m58bbe99af283cb56_1528449084556_0
Drugi
m58bbe99af283cb56_1528449076687_0
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości. Uczeń:
2) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
II. 11) rozpoznaje i nazywa siły, podaje ich przykłady w różnych sytuacjach praktycznych (siły: ciężkości, nacisku, sprężystości, oporów ruchu).
m58bbe99af283cb56_1528449068082_0
45 minut
m58bbe99af283cb56_1528449523725_0
Prezentowanie sił tarcia.
m58bbe99af283cb56_1528449552113_0
1. Rozpoznaje przyczyny występowania sił tarcia.
2. Określa od czego zależy siła tarcia.
3. Określa pozytywnych i negatywnych skutków występowania sił tarcia.
m58bbe99af283cb56_1528450430307_0
Uczeń:
- rozpoznaje przyczyny i skutki występowania sił tarcia,
- określa sposoby zmian siły tarcia.
m58bbe99af283cb56_1528449534267_0
1. Ćwiczenia uczniowskie.
m58bbe99af283cb56_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca z całą klasą.
m58bbe99af283cb56_1528450127855_0
Polecenie 1
Odpowiedz na pytania:
1. Dwa ciała stykają się ze sobą i przemieszczają jedno po drugim. W którym miejscu występują opory ruchów? 2. Jakie znasz sposoby zmian oporów ruchu koła rowerowego? 3. Podaj przykład z życia codziennego, w którym potrzebne są małe opory ruchu. 4. Podaj przykład z życia codziennego, w którym korzystne są duże opory ruchu. 5. Jak sądzisz dlaczego zimowe opony samochodowe są węższe od letnich?
Odpowiedź:
1. Opory ruchu występują w tych miejscach gdzie oba przemieszczające się ciała stykają się wzajemnie powierzchniami.
2. Opory toczenia kół roweru zmniejsza się przede wszystkim poprzez napompowanie koła, zastosowanie smarowanych łożysk kulkowych oraz smarowanie łańcucha roweru. Podobnie w samochodzie smaruje się części ruchome, głownie łożyska.
3. Małe opory ruchu potrzebne są podczas obracania się osi kół w łożyskach. Małe opory ruchu potrzebne są w zawieszeniu ruchomych bram wjazdowych.
4. Duże opory ruchu potrzebne są podczas układania stosu przedmiotów w magazynie, podczas hamowania w hamulcu kół pojazdu.
5. Zimą, kiedy jezdnia może być znacznie bardziej śliska niż latem zakłada się węższe opony. Węższa opona to mniejsza powierzchnia styku samochodu i jezdni. Całkowita masa samochodu jest stała niezależnie od szerokości opony, jednakże rozkłada się ona na mniejszą powierzchnię. Siła nacisku przypadająca na cmIndeks górny 22 powierzchni styku jest większa, stąd siła tarcia też jest większa.
m58bbe99af283cb56_1528446435040_0
Polecenie 2
Zapoznaj się z rozkładem sił przedstawionym na ilustracji interaktywnej.
[Ilustracja interaktywna]
Wyobraźmy sobie, ze chcemy przesunąć szafę z jednego miejsca w pokoju na drugie. Używamy siły własnych mięśni aby ją przemieścić jednakże nie jest to łatwe.
Opór, który pojawia się podczas próby ruszenia szafy z miejsca, nazywamy tarciem statycznym. Siła tarcia statycznego równoważy siłę, która wymusza przemieszczenie szafy. Dzieje się tak, aż do momentu gdy wartość siły tarcia statycznego osiąga wartość maksymalną i szafa zacznie się przesuwać. Obydwie siły mają ten sam punkt przyłożenia, kierunek oraz wartość, lecz są przeciwnie zwrócone.
Kiedy ciało przesuwa się, tarcie również występuje. Ma ono jednak mniejszą wartość niż maksymalna siła tarcia statycznego. Tarcie występujące podczas przesuwania ciała nazywamy tarciem kinetycznym.
Siłę tarcia oznaczamy najczęściej symbolem lub i wyrażamy w jednostkach siły – niutonach [N].
Polecenie 3
Obejrzyj pokaz slajdów „Własności siły tarcia” i podaj wnioski wynikające z przedstawionych rysunków.
[Slideshow]
Wnioski:
1. Tarcie występujące pomiędzy ciałem nieruchomym a podłożem jest to tarcie statyczne. 2. Tarcie występujące pomiędzy ciałem poruszającym się a podłożem jest to tarcie kinetyczne. 3. Ze wzrostem siły nacisku ciała poruszającego się po tym samym podłożu następuje wzrost siły tarcia. 4. Dla różnych materiałów z których wykonane jest podłoże, po którym porusza się ciało , siła tarcia może maleć lub rosnąć. 5. Siła tarcia zależy więc od ciężaru ciała i od rodzaju podłoża, po którym się ciało porusza.
W celu obliczenia siły tarcia posługujemy się następującym wzorem:
gdzie:
– siła nacisku,
– siła tarcia,
- współczynnik tarcia.
Definicja:
Współczynnik tarcia kinetycznego zależy od rodzaju trących o siebie powierzchni. Nie posiada on jednostki – możemy to zauważyć po przekształceniu wzoru na wartość siły tarcia:
Współczynnik tarcia jest wielkością niemianowaną – nieposiadającą jednostki fizycznej (miana).
Polecenie 4
Korzystając z poniższej tabeli oblicz:
a) Wartość siły nacisku narciarza jadącego po śniegu jeżeli siła tarcia wynosi 32 N. b) Wartość siły tarcia jadącego rowerzysty po mokrym betonie, jeżeli masa rowerzysty wynosi 54 kg a roweru 15 kg.
[Tabela 1]
Odpowiedź:
a) Dane:
Szukane:
Odpowiedź:
Nacisk narciarza na podłoże jest 800 N.
b) Dane:
Szukane:
Ciężar rowerzysty wraz z rowerem:
Ciężar rowerzysty z rowerem jest równy sile nacisku FIndeks dolny NN:
Odpowiedź:
Siła tarcia rowerzysty jadącego po mokrym betonie jest 345 N.
m58bbe99af283cb56_1528450119332_0
- Tarcie – siła występująca między powierzchniami stykających się ciał stałych. Siła tarcia jest skierowana zawsze przeciwnie do kierunku prędkości, z jaką przemieszcza się ciało. Tarcie związane z przesuwaniem ciała po powierzchni (tarcie poślizgowe) jest nieco większe podczas wprawiania ciała w ruch niż wówczas, gdy ciało w takim ruchu już się znajduje. Z tego powodu tarcie dzielimy na: statyczne i kinetyczne. - Siła tarcia statycznego pojawia się wraz z pojawieniem się siły próbującej wprawić ciało w ruch względem podłoża. - Siła tarcia kinetycznego działa między powierzchnią poruszającego się ciała a powierzchnią podłoża. Ma ona kierunek zgodny z kierunkiem przemieszczania się ciała, a jej zwrot jest przeciwny do zwrotu wektora prędkości tego ciała. - Siła tarcia kinetycznego zależy od nacisku ciała na podłoże oraz od rodzaju materiałów, z jakich wykonane są stykające się powierzchnie. - Do obliczenia sił tarcia możemy posłużyć się następującym wzorem:
gdzie:
– siła nacisku,
– siła tarcia,
- współczynnik tarcia.
- Współczynnik tarcia opisuje rodzaj trących o siebie powierzchni i nie ma jednostki. - Współczynnik tarcia wyznaczamy doświadczalnie.