В процессе работы над проектом осваиваются практический способ косвенного измерения ускорения тела при равноускоренном движении, отрабатываются навыки выбора рационального решения проблемы.

Задачи

Внимательно прочтите текст.

Коэффициент трения между доской и лежащим на ней бруском зависит от материала поверхности и ее шероховатости, наличия лакокрасочного покрытия и др. Если доску наклонять на угол к горизонту, то при некотором значении брусок начнет скользить по доске. На рис. показаны действующие на брусок силы. Согласно второму закону Ньютона векторная сумма сил :

ma = mg + N + F

Относительно силы трения заранее известно только то, что она направлена вдоль поверхности наклонной плоскости. Нормальная сила N реакции опоры не зависит от того, движется брусок или нет, и равна mgcos.

Значение силы трения, напротив, зависит от того, движется брусок или нет: это может быть либо трение скольжения, либо трение покоя. Рассмотрим сначала случай, когда брусок покоится относительно доски. Тогда а=0 и уравнение принимает вид:

0 = mgsin - F , откуда mgsin = F. Видно, что значение силы трения покоя возрастает с увеличением наклона доски, т. е. угла . Однако сила трения покоя не может превышать значения . Значение N убывает с ростом . Поэтому ясно, что существует некоторый предельный угол , при котором неподвижный относительно доски брусок начнет соскальзывать с нее. Этот критический угол наклона доски находится из условия

mgsin=mgcos, откуда tg=.

Критический угол не зависит от массы бруска. Измерение этого угла позволяет на опыте определить коэффициент трения без использования приборов для измерения сил.

При постепенном увеличении наклона доски брусок остается неподвижным, пока угол не достигнет значения . При ˃ сила трения – это сила трения скольжения, и ее значение равно mgcos. Направлена она в сторону, противоположную скорости бруска. Поэтому:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

ma = mgsin - mgcos.

служит для определения ускорения бруска.

Отметим, что при ˂ последнее выражение дает отрицательное значение ускорения, что не имеет физического смысла при условии. Что вначале брусок был неподвижен.

Разместите брусок на деревянной линейке, и поднимая один ее конец добейтесь того, чтобы брусок равноускоренно скользил вниз. Проведите необходимые измерения и расчеты для определения ускорения бруска. Используйте табличное значение =0,33.

4. Какие законы классической физики легли в основу этого способа определения ускорения?

5. Если выполнены все задачи проекта и цель достигнута оцените работу участников проекта высшим баллом; если выполнена лишь часть задач и результата нет, напишите, чьи и какие ошибки или качества личности помешали группе решить проблему.

Проектное задание №3

Как управлять трением.

Краткосрочный, групповой, учебный

Целевая установка: окружающая жизнь – это лаборатория, в которой происходит процесс познания.

Дидактическая модель: информационный.

Проблема: выяснить какую роль играет сила трения при движении автомобиля.

Информационная обеспеченность проекта:

Проектная деятельность строится на основе содержания, освоенного учащимися: знаний о силе трения в рамках базового уровня физического образования в средней общеобразовательной школе;

осваиваемого в процессе работы над проектом: главы ДИНАМИКА §20 учебника по физике авторов , для учащихся школ, гимназий, лицеев с углубленным изучением физико-математических дисциплин и материал реферативной работы учащихся ТО «Квант» Загуменного Дмитрия, Спирина Дмитрия.

В процессе работы над проектом осваиваются предметное содержание о природе силы трения и способах управления трением.

Задачи.

1. Внимательно прочтите текст.

В ряде случаев трение играет полезную роль и его стараются сделать как можно больше, например, трение между шинами автомобиля и дорогой. В других случаях требуется уменьшить трение, чтобы обеспечить работу различных механизмов и избежать ненужных энергетических потерь. Этого можно добиться разными способами. Один из них – замена трения скольжения трением каченияч, что достигается применением шариковых и роликовых подшипников.

Другой распространенный способ уменьшения трения скольжения – использование смазки. Смазка не допускает образования устойчивых связей между молекулами движущихся твердых тел. При этом сухое трение между скользящими поверхностями заменяется вязким трением, т. е. трением между взаимно движущимися тонкими слоями жидкости. Закономерности сил трения при скольжении одного тела по поверхности другого и при движении твердого тела в жидкости совершенно различны. Сила вязкого трения пропорциональна скорости и при медленном относительном движении становится очень малой.

Однако это не единственный способ уменьшения трения скольжения. Хорошо известно, что застрявший в доске гвоздь легче вытащить, если при этом его поворачивать из стороны в сторону. В чем тут дело?

Ответьте на вопрос в тексте, опираясь на свой жизненный опыт и материал школьного учебника.

2. Постарайтесь уяснить причину бокового заноса автомобиля при резком торможении, когда автомобиль движется юзом, опираясь на следующий текст.

При качении колес без проскальзывания касающаяся дороги часть поверхности шины неподвижна относительно дороги и, следовательно, возможному боковому перемещению препятствует сила трения покоя. При движении колес юзом происходит их проскальзывание относительно дороги и, даже ничтожно малая сила, действующая в поперечном направлении, будет приводить к боковому смещению колес. Оптимальное торможение автомобиля происходит в условиях, когда не допускается проскальзывание шин относительно дороги.

Как водители справляются с поворотом и торможением на скользкой дороге?

3. Внимательно прочтите текст.

Рулевое управление и подвески

В рулевом управлении трению подвержены маятниковый рычаг и втулка маятникового рычага, в передней и задней подвесках - подшипник верхней и нижней опоры, опора буфера хода сжатия и некоторые другие детали.

Для автомобильного инженера важную роль играет малый удельный вес и достаточная прочность материала. И здесь незаменимы новые технологии. Новая технология фирмы «Керонайт» из Кембриджа, например, создает на поверхности магния, алюминия или их сплавов прочнейший инертный слой, подобный керамике, что открывает для легких сплавов новые перспективы их использования в автомобильной промышленности. Деталь погружают в ванну со слабощелочным электролитом. Между ней и другим электродом создают переменное напряжение, что вызывает плазменный разряд. Под его воздействием на поверхности изделия (в том числе и внутренних!) образуется металокерамический слой MgAlО. За считанные минуты технологи получают защитное покрытие толщиной 5-50 мкм с высокой коррозионной стойкостью, твердостью, хорошими электроизоляционными свойствами. Это экологически чистое и безопасное производство. К недостаткам можно отнести пористость наружного слоя.

Остро стоит вопрос борьбы с трением в шаровых опорах передней и задней подвесках. По сведениям журнала «За рулем» их нынче не выпускает только ленивый. В магазинах можно насчитать не менее 13 наименований одноименных изделий от разных производителей. От качества шаровой опоры зависит во многом комфортная и безопасная езда. Основные параметры, подлежащие аттестации в этой детали: момент при вращении и качании пальца – характеризует качество трущихся поверхностей; сила вырыва шарового пальца – по этому параметру судят о прочности корпуса; сила выдавливания шарового пальца – параметр, характеризующий прочность корпуса; диаметр сферической головки – свидетельствует о технологических особенностях различных производств; твердость рабочей поверхности – характеризует износостойкость изделия; ударная прочность – остаточная деформация пальца. Важным параметром детали является является и срок службы. Например в опорах «Комфорт» для достижения высокого срока службы используется металлоплакирующая смазка МС 1000. Ультрадисперсные порошки, входящие в состав смазки, непрерывно формируют на поверхностях самовосстанавливающуюся пленку. В шаровых опорах «Чемпион» и многих других используют «цельный» корпус. Это исключает деформацию при появлении усталостных трещин, обеспечивая солидный запас прочности. Сферическая поверхность пальца подвергается поверхностному упрочнению путем пластической деформации, что существенно снижает шероховатость поверхности, работающей в зоне трения.

Прогрессивная конструкция шаровых опор в сочетании с передовыми технологиями производства позволяют достичь хороших показателей их надежности и долговечности.

Ответьте на вопрос: Что вам известно о борьбе с трением при создании современных автомобилей?

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8