Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности»




Скачать 126.95 Kb.
НазваниеНаучно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности»
Дата22.10.2012
Размер126.95 Kb.
ТипНаучно-исследовательская работа


Международная научно-практическая конференция школьников и педагогов «Первые шаги в науку»


научно-исследовательская работа

по теме


«Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности»


Предметная область – физика


Авторы работы – Ерохина Юлия, Филинова Валентина

(учащиеся 8 класса)


Руководитель – Крохина Виктория Эдуардовна, учитель физики


Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №42» г.Брянска


План




1. Цель работы

2. Введение

3.Теоретическая часть

4. Практическая часть


а) Опыт №1. Определение коэффициентов трения и зависимости силы трения от материалов поверхностей

б) Опыт №2. Определение зависимости силы трения от силы давления

5. Вывод

6. Список используемой литературы

1. Цель работы



1. Исследование трения подошв обуви, изготовленных из разных материалов о различные поверхности на опыте.

2. Определение коэффициента трения.

3. Исследование зависимости силы трения от силы тяжести и материалов поверхностей.

4. Определение наиболее практичных материалов для изготовления подошв обуви.

2. Введение

Сопротивление движению возникает при скольжении одного тела по поверхности другого. Если соприкасаются твёрдые поверхности или твёрдые прослойки между телами (плёнки окислов, полимерные покрытия), трение называют сухим.

Сила трения, действующая вдоль поверхности соприкосновения твёрдых тел, направлена против скольжения тела. Но не надо думать, что трение всегда препятствует движению – часто оно ему способствует (см.рис 1)

Рисунок1

При прокручивании колёс автомобиля сила трения шин о поверхность земли, препятствуя их проскальзыванию, действует со стороны дороги и направлена вперед, обеспечивая поступательное движение автомобиля. То же происходит при движении пешехода: сила трения подошвы обуви о поверхность земли или другого материала способствует перемещению человека. Чем сильнее трение, тем больше соответствующая сила, поэтому его стараются не уменьшать, а увеличивать: покрытие дороги делают шероховатым, наносят на поверхность шины или подошвы обуви рельефные рисунки (протекторы). Вспомните, как трудно идти по скользкой дороге или как буксует автомобиль, стоящий на льду или в грязи: колёса проскальзывают на месте, хотя мотор исправно вращает их.


3. Теоретическая часть

Что определяет величину силы сухого трения? Повседневный опыт свидетельствует: чем сильнее прижать поверхности тел друг к другу, тем труднее вызвать их взаимное скольжение и поддерживать его (например, лист бумаги, вложенный между страницами лежащий на столе толстой книги, проще вытащить из верхней части фолианта, чем из нижней). Прижимающая сила, действующая со стороны соседнего тела на трущуюся поверхность, перпендикулярна ей и называется силой нормального давления.

В 1781 году Шарль Кулон, изучая трение деталей и верёвок, которые в то время были существенными частями механизмов, экспериментально становил, что сила трения Fтр. прямо пропорционально прижимающей силе N:

Fтр. = μ N; N=Fтяж.

Коэффициент пропорциональности μ – коэффициент трения – определяется шероховатостью соприкасающихся поверхностей; для более гладких поверхностей он меньше. Например, после удара хоккейной клюшкой скользящая шайба быстрее останавливается на деревянном полу, чем на льду.

μ =

4. практическая часть


С каждым годом наша школа №42 становится все благоустроенней. В нынешнем учебном году в целях повышения пожарной безопасности администрацией было принято решение поменять линолеумное покрытие поверхностей на плитку. В связи с этим у нас возник вопрос: «Изменится коэффициент трения подошвы обуви о различную поверхность»?

В близлежащих к микрорайону школы мастерских по ремонту обуви мы узнали, что наиболее популярными является обувь с подошвой из полиуретана, резины, микрофибры.


Опыт 1 Цель проводимого опыта состояла в исследовании зависимости силы трения подошвы обуви о различную поверхность от силы давления и материалов поверхностей, определение коэффициентов трения.

Опыт проводился в школе и заключался в следующем: прикреплённую к динамометру обувь мы тянули равномерно вдоль различных поверхностей, снимали показания динамометра в таком положении, а также измеряла силу тяжести данной обуви; с помощью полученных результатов подсчитала коэффициенты трения различной обуви о разную поверхность.

Приборы и материалы, используемые в опыте:

1) обувь с подошвой из микрофибры, полиуретановой и резиновой подошвой

2) ковровая, линолеумная, паркетная и плиточная поверхности;

3) динамометр.

Следует учитывать, что если подошва называется каучуковой, то она не состоит на 100% из каучука, она содержит множество других элементов в своём составе, но содержание каучука в ней преобладает. Также и с пластиковой, полиуретановой, резиновой подошвами.

Порядок проведения опыта:

1. Измерили силу тяжести, действующую на ботинок с резиновой подошвой. Для этого подвесили его к динамометру.




2. Положили этот ботинок с резиновой подошвой на паркетную поверхность и протянула его с равномерной скоростью по паркету приблизительно около метра, сняв показания динамометра в этом положении.

3. Повторили опыт, подсчитали среднее значение силы трения для получения более точных результатов, вычислили коэффициент трения.

4. Протянули ботинок по линолеумной, ковровой и плиточной поверхностях и сняли показания динамометра.

5. Повторили опыты и подсчитали средние значения силы трения для получения более точных результатов, вычислили коэффициент трения.

6. Полученные данные занесли в таблицы.




Трение о ковёр

материал подошвы

материал поверхности

Fтяж., Н


Fтр., Н (среднее значение)

коэффициент трения μ

микрофибра

ковёр

2,1

1,5

0,71

полиуретан

ковёр

2,1

1,7

0,81

резина

ковёр

2,1

1,4

0,67


Подсчёт среднего значения силы трения о ковёр



Микрофибра

Полиуретан

Резина

Подсчёт коэффициента трения при трении обуви о ковёр

μ =

Микрофибра μ


Полиуретан μ

Резина μ


Трение о паркет

материал подошвы

материал поверхности

Fтяж., Н

(средн. значение)

Fтр., Н (средн. значение)

коэффициент трения μ

микрофибра

паркет

2,1

1,1

0,52

полиуретан

паркет

2,1

1,2

0,57

резина

паркет

2,1

0,9

0,43


Подсчёт среднего значения силы трения о паркет



Микрофибра

Полиуретан

Резина

Подсчёт коэффициента трения при трении обуви о паркет


μ =

Микрофибра μ

Полиуретан μ

Резина μ


Трение о напольную плитку

материал подошвы

материал поверхности

Fтяж., Н

(среднее значение)

Fтр., Н (среднее значение)

коэффициент трения μ

микрофибра

напольная плитка

2,1

0,73

0,35

полиуретан

напольная плитка

2,1

0,9

0,43

резина

напольная плитка

2,1

0,57

0,27


Подсчёт среднего значения силы трения о напольную плитку




Микрофибра

Полиуретан

Резина

Подсчёт коэффициента трения при трении обуви о напольную плитку

μ =

Микрофибра μ

Полиуретан μ

Резина μ


Трение о линолеум

материал подошвы

материал поверхности

Fтяж., Н

(среднее значение)

Fтр., Н (среднее значение)

коэффициент трения μ

микрофибра

Линолеум

2,1

0,83

0,39

полиуретан

линолеум

2,1

0,97

0,46

резина

линолеум

2,1

0,73

0,35


Подсчёт среднего значения силы трения о линолеум




Микрофибра

Полиуретан

Резина

Подсчёт коэффициента трения при трении обуви о линолеум

μ =

Микрофибра μ

Полиуретан μ

Резина μ



Таким образом, проведя опыт, мы сделали вывод, что наибольший коэффициент трения у подошвы сделанной из полиуретана, затем из микрофибры, а наименьший коэффициент у резиновой подошвы. Из этого следует, что при покупке обуви следует учитывать особенности подошв и погодных условий, в которых вы будете носить данную обувь. Итак, сменную обувь для школы следует покупать полиуретановой подошвой, так как она имеет наибольший коэффициент трения по различным поверхностям (видно из диаграммы 1), и это поможет избежать падений и травм. Также полиуретан обладает хорошей устойчивостью к различным температурам и прочностью.

Кроме этого, замена линолеумной поверхности на напольную плитку уменьшила трение незначительно для всех видов подошв. Мы предполагаем, что это связано с новизной плитки и через некоторое время трение подошв обуви о напольную плиточную поверхность увеличится.

Опыт 2 Определение зависимости силы трения от силы давления

Материалы, используемые для проведения опыта:

  1. ботинок с резиновой подошвой;

  2. паркетная поверхность;

  3. динамометр;

  4. грузы массой 100 г.

Порядок проведения опыта:

1. Измерили силу тяжести, действующую на ботинок. Для этого подвесили его к динамометру.

2. Измерили силу трения ботинка о паркетную поверхность.

3. Поместили на ботинок груз массой 100 г, сила давления возросла на 1Н.

4. Измерили силу трения ботинка с грузом массой 100г о паркетную поверхность.

5. Повторили опыт увеличивая груз по 100г, пока масса груза не будет составлять 500г.

6. Полученные данные занесла в таблицу.

7. Построила график зависимости силы трения от силы тяжести.

Таблица значений

Масса груза

на обуви (г)

Сила тяжести (Н)

Сила трения (Н)



0

2,1

0,9

0,43

100

3,1

1,3

0,42

200

4,1

1,8

0,43

300

5,1

2,2

0,43

400

6,1

2,6

0,425

500

7,1

3

0,42



График зависимости силы трения от силы тяжести




Таким образом, из графика видно, что сила трения линейно зависит от силы давления, т.к. линия графика получилась прямой (с учетом погрешностей измерений). При трении сила трения прямо пропорциональна силе тяжести. Это значит, что если сила тяжести возрастает в 2 раза, тогда и сила трения увеличивается в 2 раза.

5. Выводы:

  1. Исследовали трения подошв обуви, изготовленных из разных материалов, о различные поверхности на опыте.

  2. Определили коэффициенты трения различных материалов. Определили, что наибольший коэффициент трения у подошвы сделанной из полиуретана, затем микрофибры, и наименьший коэффициент у резиновой подошвы.

  3. Выяснили, что замена линолеума на напольную плитку в целях противопожарной безопасности не привела к уменьшению трения.

  4. Исследовали зависимость силы трения от соприкасающихся материалов. Построила диаграмму коэффициентов трения различных материалов.

  5. На опыте определили, что сила трения прямо пропорциональна силе тяжести.

  6. Определили наиболее практичные материалы для изготовления подошв сменной обуви для школы: лучше покупать обувь с полиуретановой подошвой, так как она имеет наибольший коэффициент трения по различным поверхностям (видно из диаграммы 1), и это поможет избежать падений и травм, хотя является самой дорогостоящей.


6. Список используемой литературы


  1. Аксёнова М., Володин В. Энциклопедия «Физика»: «Аванта», 2005.

  2. Н.М. Шахмаев, С.Н. Шахмаев, Д.Ш. Шодиев «Физика»: Москва «Просвещение», 1995.

  3. А.В. Пёрышкин, Е.М. Гутник «Физика»: Москва «Дрофа», 2003.



Похожие:

Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconГигиенические требования к сменной обуви
Одним из ведущих факторов риска деформации стопы является нерациональная обувь, в том числе сменная. С учетом длительного использования...
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconД. М. Медведев исследование равновесного качества поверхности трения
Рассмотрены результаты экспериментальных исследований формирования в процессе приработки равновесного качества поверхности трения...
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconОтчет по лабораторной работе №20 определение коэффициента внутреннего трения и средней длины свободного пробега молекул воздуха
Приборы и принадлежности: установка для определения коэффициента внутреннего трения, секундомер, термометр, барометр
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconМатематическая морфология. Электронный математический и медико-биологический журнал. Том Вып. 2009
Рассмотрены условия удержания круглой опоры, типа перекладины в спортивной гимнастике. Предложено несколько видов моделей. Проанализировано...
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconЭти потери в круглых трубопроводах, работающих полным сечением, вычисляют по формуле Дарси-Вейсбаха: (1) где  – безразмерный коэффициент, называемый коэффициентом гидравлического трения (коэффициентом Дарси
Определить по опытным данным, воспользовавшись формулами (1) и (3), значение коэффициента гидравлического трения и величины коэффициента...
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconЦель работы экспериментальное определение коэффициента сопротивления трения
Цель работы – экспериментальное определение коэффициента сопротивления трения  для опытного трубопровода постоянного сечения; сравнение...
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconЦель работы экспериментальное определение коэффициента сопротивления трения
Цель работы – экспериментальное определение коэффициента сопротивления трения  для опытного трубопровода постоянного сечения; сравнение...
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconРабочая программа Научно-исследовательская работа в семестре направление ооп
Научно-исследовательская работа в семестре является обязательным подразделом (М 1) раздела «Практика и научно-исследовательская работа»...
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconЛабораторная работа определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса
На твердый шарик падающий в вязкой жидкости, действуют три силы: сила тяжести Р, подъемная fa (сила Архимеда), и сила сопротивления...
Научно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности» iconИсследовательская работа по теме исследование возможностей применения графического метода

Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница