Сила трения в жизни человека

В земных условиях трение всегда сопутствуют любому движению тел. При всех видах механического движения одни тела соприкасаются либо с другими телами, либо с окружающей их сплошной жидкой или газообразной средой. Такое соприкосновение всегда оказывает большое влияние на движение. Возникает сила трения, направленная противоположно движению.
Существует несколько видов трения:

Сила трения помогает начать движение и закончить его. Рассмотрим человеческий организм: сердце покрыто специальной слизью, между суставами есть жидкость, лёгкие находятся в специальной пленке.

Человек производит аналогичную операцию: смазывает части двигателя.

Жидкое трение – это сила сопротивления, возникающая при движении тела в жидкости или газе.

Вывод : сила жидкого трения меньше силы сухого трения. Особенность жидкого трения состоит в том, что сила жидкого трения покоя равна нулю.

Особенности движения тел в воде. Одно тело имеет форму шайбы, а другое форму капли, такая форма тела называется обтекаемой.

Вывод:

Сила жидкого трения зависит от формы тела. Чтобы жидкое трение было меньше, тело должно иметь обтекаемую форму.

Сила жидкого трения зависит от скорости движения тела: при небольшой скорости сила трения прямо пропорциональна скорости тела, при больших скоростях прямо пропорциональна квадрату скорости.

Во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно даёт нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и чернильница упадут на пол, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а перо выскальзывать из пальцев. Трение представляет настолько распространенное явление, что нам, за редкими исключениями, не приходится призывать его на помощь: оно является к нам само. Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, куда их поставили. Блюдца, тарелки, стаканы, поставленные на стол, остаются неподвижными без особых забот с нашей стороны, если только дело не происходит на пароходе во время качки.
Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиною с каменную глыбу или малы, как песчинки, никогда не удержатся одно на другом: всё будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкому». К этому можно прибавить, что при отсутствии трения гвозди и винты выскальзывали бы из стен, ни одной вещи нельзя было бы удержать в руках, никакой вихрь никогда бы не прекращался, никакой звук не умолкал бы, а звучал бы бесконечным эхом, неослабно отражаясь, например, от стен комнаты. Наглядный урок, убеждающий нас в огромной важности трения, даёт нам всякий раз гололедица.

Застигнутые ею на улице, мы оказываемся беспомощными, и всё время рискуем упасть. Вот поучительная выдержка из газеты (декабрь 1927 г.): «Лондон, 21. Вследствие сильной гололедицы уличное и трамвайное движение в Лондоне сильно затруднено. Около 1400 человек поступило в больницы с переломами рук, ног и т. д.

«При столкновении вблизи Гайд-Парка трёх автомобилей и двух трамвайных вагонов машины были уничтожены из-за взрыва бензина…» «Париж, 21. Гололедица в Париже и его пригородах вызвала многочисленные несчастные случаи…» Однако Ничтожное трение на льду может быть успешно использовано технически. Уже обыкновенные сани служат тому примером. Ещё лучше свидетельствуют об этом так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен.

Уроки 7–8. Всё о силе трения

С трением мы сталкиваемся на каждом шагу, но без трения мы не сделали бы и шага. Невозможно представить себе мир без сил трения. В отсутствие трения многие кратковременные движения продолжались бы бесконечно. Земля сотрясалась бы от непрерывных землетрясений, т.к. тектонические плиты постоянно сталкивались бы между собой. Все ледники сразу же скатились бы с гор, а по поверхности Земли носилась бы пыль от прошлогоднего ветра. Как хорошо, что всё-таки есть на свете сила трения! С другой стороны, трение между деталями машин приводит к их износу и дополнительным расходам. Приблизительные оценки показывают, что научные исследования в трибологии – науки о трении – могли бы сберечь от 2 до 10% национального валового продукта.

Классический закон трения. Два самых главных изобретения человека – колесо и добывание огня – связаны с силой трения. Изобретение колеса позволило значительно уменьшить силу, препятствующую движению, а добывание огня поставило силу трения на службу человеку. Однако до сих пор учёные далеки от полного понимания физических основ силы трения. И вовсе не оттого, что людей с некоторых пор перестало интересовать это явление. Первая формулировка законов трения принадлежит великому Леонардо (1519 г.), который утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта. Этот закон был заново открыт через 180 лет Г.Амонтоном, а затем уточнён в работах Ш.Кулона (1781 г.). Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов. До сих пор именно эта формула:

где Fтр – сила трения, N – составляющая силы прижатия, нормальная к поверхности контакта, а – коэффициент трения, – является единственной формулой, которую можно найти в учебниках по физике.

В течение двух столетий экспериментально доказанный закон (1) никто не смог опровергнуть и до сих пор он звучит так, как и 200 лет назад:

1. Сила трения прямо пропорциональна нормальной составляющей силы, сжимающей поверхности скользящих тел, и всегда действует в направлении, противоположном направлению движения.

2. Сила трения не зависит от величины поверхности соприкосновения.

3. Сила трения не зависит от скорости скольжения.

4. Сила трения покоя всегда больше силы трения скольжения.

5. Сила трения зависит только от свойств двух материалов, которые скользят друг по другу.

Потираем руки и проверяем основной закон трения. Сила трения – одна из диссипативных сил. Другими словами, вся работа, расходуемая на её преодоление, переходит в тепло. Значения m, приводимые в инженерных справочниках, позволяют оценивать этот нагрев в проектируемых приборах и устройствах (см. таблицу). Ну а мы попробуем найти количество выделяющейся тепловой энергии, когда, разогреваясь, потираем руки или разогреваем с их помощью охлаждённые участки тела.

Пусть мы сжимаем ладони с силой 0,5 Н, и для трения кожи о кожу составляет 0,5. Тогда сила трения, которую мы преодолеваем при скольжении одной ладони по поверхности другой, будет равна 0,25 Н. Если считать, что, разогреваясь, мы за одну секунду совершаем четыре движения ладони, и каждое из них по 0,1 м, то мощность, расходуемая на преодоление силы трения, составляет 0,1 Вт. За 10 с такого разогрева в области контакта ладоней выделится 1 Дж тепловой энергии. Пусть всё тепло идёт на разогрев участка поверхности кожи площадью 0,01 м 2 и толщиной 0,001 м, который имеет массу около 10 –5 кг и удельную теплоёмкость, близкую к теплоёмкости воды (4 кДж/(кг. °С). Значит, наш разогрев приведёт к нагреву этого участка на 25 °С. Видно, что оценка нагрева получилась явно завышенной. Большая часть тепла от разогрева, конечно, уходит в ткани, расположенные под кожей и разносится по телу с кровотоком, но и оставшейся части тепловой энергии оказывается достаточно, чтобы поднять температуру кожи на несколько градусов.

Тормозной путь. Две машины столкнулись на перекрёстке. Повреждения небольшие, т.к. каждый успел почти полностью затормозить перед аварией. Поэтому и виноватым себя считать никто не хочет. Приехавший инспектор решил, что виноват тот, у кого длина тормозного пути – чёрного следа от колёс – больше. Почему?

Пусть машина выезжала на перекрёсток со скоростью , и её водитель, увидев другую машину, стал тормозить, оставив на дороге след длиной L. Если считать, что к моменту столкновения вся кинетическая энергия автомобиля перешла в работу по преодолению силы трения (в тепло), то где m – масса автомобиля, а g – ускорение свободного падения. Откуда следует, что длина тормозного пути пропорциональна квадрату скорости автомобиля. Значит, тот, кто подъезжал к перекрёстку с большей скоростью, имеет и большую длину тормозного пути. Так, например, для = 0,7 длина тормозного пути 30 м соответствует скорости движения 73 км/ч, что на 13 км/ч больше разрешённой скорости движения по улицам города.

А почему все шины чёрные? Все изготовители шин используют один и тот же процесс – вулканизацию жидкой резины, при котором одной из добавок служит угольная пудра. В результате длинные молекулы жидкой резины сшиваются между собой, что превращает её в эластичный и прочный материал. Так как частички угля чёрные и их относительно много (около 25% по весу), то и резина становится чёрной. Чем больше добавлять угольной пудры, состоящей практически из одного углерода, тем более жёсткой, прочной и менее прилипчивой будет резина.

Как нажимать на газ и тормоз, чтобы быстрее разогнаться и остановиться? Некоторые водители, увидев, что на светофоре зажёгся зелёный свет, вдавливают педаль газа до самого пола, пытаясь как можно быстрее набрать максимальную скорость. Свидетели такого старта слышат свист проскальзывающих относительно дороги шин. Со стороны это выглядит, действительно, очень впечатляюще. Но как на самом деле? Неужели, для того чтобы машина приобрела наибольшее ускорение, надо заставлять колёса скользить по дорожному покрытию? Конечно, нет.

Известно, что движущей силой автомобиля служит сила трения его колёс о дорожное покрытие. Если резко нажать на педаль газа, вызвав проскальзывание шин относительно асфальта, то максимальное ускорение будет пропорционально силе трения скольжения, которая всегда меньше максимальной силы трения покоя. Поэтому быстрее ускоряются не те, кто сжигает резину покрышек, а те, кто использует силу трения покоя (т.е. не допускает скольжения) в том диапазоне, где она превышает силу трения скольжения.

Резкое торможение, как и ускорение, может привести к скольжению колёс по дорожному покрытию, а значит, к уменьшению силы, тормозящей автомобиль. Ведь тормозящей силой является тоже сила трения. Поэтому, нажав очень резко на педаль газа и допустив проскальзывание, мы увеличиваем тормозной путь. Чтобы минимизировать тормозной путь, в современных автомобилях устанавливают систему ABS (Antilock Brake System), которая, препятствуя скольжению колёс по дорожному покрытию, трансформирует резкое нажатие на тормоз в последовательность нескольких торможений. Эффективность ABS-торможения особенно высока на мокрых дорогах, когда максимальная сила трения покоя может в несколько раз превышать силу трения скольжения.

Зависимость силы трения, действующей на тело, от силы, которая может привести или приводит к движению тела для сухого и мокрого дорожного покрытия

Для чего нужен рисунок на шинах автомобиля? Если машина въезжает в лужу, а вода не успевает выскочить из-под колеса, то сцепление с дорогой теряется, и колесо может вращаться вокруг оси, не испытывая трения. В этом случае машина теряет движущую силу и становится неуправляемой. Вот почему на покрышках автомобильных шин находятся канавки, помогающие воде выбираться из-под колеса, что помогает резине шин даже в лужах быстро находить контакт с покрытием дороги. Зимой большинство водителей «обувают» свои машины в зимнюю резину. Если ездить на летних покрышках зимой, то узкие канавки быстро забьются снегом, а он, превратившись в лёд, сделает из автомобиля прекрасное средство для неуправляемого скольжения по дорогам. Поэтому покрышки, приспособленные для езды по заснеженным и обледенелым дорогам, имеют широкие канавки и гораздо большую поверхность контакта с дорожным покрытием. Ну а если предстоит ехать по бездорожью, то покрышки должны быть глубоко рифлёными, т.к. грязь, имеющая большую вязкость, просто не пролезет через канавки, когда будет двигаться под весом наезжающего колеса.

Покрышки автомобильных шин, предназначенные для летних (слева),
зимних (в середине) дорог и бездорожья (справа)

Гонки «Формулы-1» – война шин. Каждый пилот гоночного болида хочет иметь хорошее сцепление с дорогой, чтобы обеспечить быстрый старт. Но это значит, что шины его автомобиля должны хорошо прилипать к дорожному покрытию. Ведь только тогда максимальная сила трения покоя будет велика. Но такая прилипчивая шина всегда будет оставлять на дороге след из частичек, прилипших навсегда к дорожному покрытию. Другими словами, износ шин с высоким сцеплением тоже высок. Поэтому на гонках «Формулы-1» средний ресурс шины около 200 км, в то время как у обычных шин он может составлять несколько десятков тысяч километров.

Шины гоночных болидов «Формулы-1» очень широкие и совсем «лысые»

Известно, что автомобильные гонки проходят на лысой резине или шинах с несколькими очень неглубокими канавками. Канавки в шинах гоночных машин не нужны, т.к. они увеличивают сцепление с дорогой только тогда, когда она мокрая. А при мокрой дороге гонки отменяют.

Для производства шин гоночных автомобилей используется специальная липкая резина. Поэтому сила трения этих шин на сухой дороге растёт с увеличением площади контакта, таким образом вступая в противоречие с классическим законом, справедливым для трения твёрдых и неэластичных поверхностей. Чтобы обеспечить максимальную силу трения, шины колёс гоночных автомобилей делают очень широкими (до 0,38 м), что также позволяет лучше рассеивать тепло, образующееся при трении о дорожное покрытие.

Чистая резина прилипает к дороге лучше, чем грязная. Поэтому перед самым стартом покрышки с помощью специальных устройств и процедур нагревают до 80°С, очищая их поверхность, обеспечивая хорошее прилипание к дорожному покрытию. Кстати, шины гоночных автомобилей иногда надувают азотом, т.к. влага, содержащаяся в обычном воздухе, при нагревании шин испаряется и увеличивает давление в колёсах, что создаёт дополнительные трудности в управлении.

О чём поют колёса? Шум, издаваемый колёсами автомобилей, – одна из основных проблем больших городов. Огромные средства тратятся ежегодно на борьбу с этим шумом, т.к. стоимость одного километра звукопоглощающего барьера, устанавливаемого вдоль шоссе, близка к миллиону долларов. Есть несколько теорий возникновения этого шума. В одной из них считается, что он возникает из-за колебаний деформированных участков внешней части покрышки, после того как они распрямляются. Другая связывает появление шума с отлипанием резины от дороги. Ну а самая романтичная гипотеза объясняет шум тем, что причиной всему воздух, двигающийся по канавкам автомобильных покрышек, как по трубам органа, и поэтому поющий.

Классики не всегда правы. Уже в XIX в. стало ясно, что закон Амонтона–Кулона не даёт правильного описания силы трения, а коэффициенты трения отнюдь не являются универсальными характеристиками. Прежде всего было отмечено, что коэффициенты трения зависят не только от того, какие материалы контактируют, но и от того, насколько гладко обработаны контактирующие поверхности. Выяснилось, например, что сила трения в вакууме всегда больше, чем при нормальных условиях.

Как отмечает лауреат Нобелевской премии по физике (1965) Р.Фейнман в своих лекциях, «…таблицы, в которых перечислены коэффициенты трения “стали по стали, меди по меди” и прочее, всё это сплошное надувательство, ибо в них этими мелочами пренебрегают, а ведь они-то и определяют значение . Трение “меди о медь” и т.д. – это на самом деле трение “о загрязнения, приставшие к меди”».

Можно, конечно, пойти по другому пути и, изучая трение «меди по меди», измерять силы при движении идеально отполированных и дегазированных поверхностей в вакууме. Но тогда два таких куска меди просто слипнутся, и коэффициент трения покоя начнёт расти со временем, прошедшим с начала контакта поверхностей. По тем же причинам коэффициент трения скольжения будет зависеть от скорости (расти с её уменьшением). Значит, точно определить силу трения для чистых металлов тоже невозможно.

Тем не менее для сухих стандартных поверхностей классический закон трения почти точен, хотя причина такого вида закона до самого последнего времени оставалась непонятной. Ведь теоретически оценить коэффициент трения между двумя поверхностями никто так и не смог.

Как атомы трутся друг о друга? – спрашиваем у учёных. Сложность изучения трения заключается в том, что место, где этот процесс происходит, скрыт от исследователя со всех сторон. Несмотря на это, учёные уже давно пришли к заключению, что сила трения связана с тем, что на микроскопическом уровне (т.е. если посмотреть в микроскоп) соприкасающиеся поверхности очень шероховатые, даже если они отполированы. Поэтому скольжение двух поверхностей друг по другу может напоминать фантастический случай, когда перевёрнутые Кавказские горы трутся, например, о Гималаи.

Прежде думали, что механизм трения несложен: поверхность покрыта неровностями, и трение есть результат следующих друг за другом циклов «подъём–спуск» скользящих частей. Но это неправильно, ведь тогда не было бы потерь энергии, а при трении расходуется энергия. Поэтому более правильной можно считать следующую модель трения. При скольжении трущихся поверхностей микронеровности задевают друг за друга, и в точках соприкосновения противостоящие друг другу атомы сцепляются. При дальнейшем относительном движении тел эти сцепки рвутся, и возникают колебания атомов, подобные тем, какие происходят при отпускании растянутой пружины. Со временем эти колебания затухают, а их энергия превращается в тепло, растекающееся по обоим телам. В случае скольжения мягких тел возможно также разрушение микронеровностей, так называемое «пропахивание», в этом случае механическая энергия расходуется на разрушение атомарных связей.

Таким образом, если мы хотим изучать трение, нам надо ухитриться двигать песчинку, состоящую из несколько атомов, вдоль поверхности на очень маленьком расстоянии от неё, измеряя при этом силы, действующие на эту песчинку со стороны поверхности. Это стало возможным после изобретения атомно-силового микроскопа (АСМ) Г.Биннингом и Г.Рорером, которым в 1986 г. была присуждена Нобелевская премия по физике. Создание такого микроскопа, способного чувствовать силы притяжения и отталкивания между отдельными атомами, дало возможность наконец «пощупать», что такое силы трения, открыв новую область науки о трении – нанотрибологию.

Основой АСМ служит микрозонд, обычно сделанный из кремния и представляющий собой тонкую пластинку-консоль (её называют кантилевером, от англ. cantilever – консоль, балка). На конце кантилевера (длина 500 мкм, ширина 50 мкм, толщина 1 мкм) делается очень острый шип (высота 10 мкм, радиус закругления 1–10 нм), оканчивающийся группой из одного или нескольких атомов. При перемещении микрозонда вдоль поверхности образца остриё шипа приподнимается и опускается, очерчивая микрорельеф поверхности, подобно скользящей по грампластинке игле. На выступающем конце кантилевера (над шипом) расположена зеркальная площадка, на которую падает и от которой отражается луч лазера. Когда шип опускается и поднимается на неровностях поверхности, отражённый луч отклоняется, и это отклонение регистрируется фотодетектором. Данные фотодетектора используются в системе обратной связи, которая может обеспечивать либо постоянное удаление шипа от поверхности образца, либо постоянную силу давления острия на образец.

В первом случае пьезоэлектрический преобразователь может регистрировать движение кантилевера, прыгающего от одного атома исследуемой поверхности к другому, строя таким образом объёмный рельеф поверхности образца в режиме реального времени. Разрешающая способность таких микроскопов составляет примерно 0,1–1 нм по горизонтали и 0,01 нм по вертикали. Смещая зонд по горизонтали, можно получить серию рельефов и с помощью компьютера построить трёхмерное изображение.

С помощью АСМ с начала 1990-х гг. проводятся систематические исследования силы трения микрозондов при их скольжения вдоль различных поверхностей и зависимости этих сил от силы прижатия. Оказалось, что для обычно используемых зондов, сделанных из кремния, микроскопическая сила трения скольжения составляет около 60–80% от прижимающей силы, которая составляет не более 10 нН. Как и следовало ожидать, сила трения скольжения растёт с размером микрозонда, т.к. количество атомов, одновременно его притягивающих, увеличивается. Таким образом, сила трения скольжения микрозонда зависит от площади его контакта с поверхностью, что противоречит классическому закону трения. Оказалось также, что сила трения скольжения не становится нулевой при отсутствии силы, прижимающей микрозонд к поверхности. Да это и понятно, т.к. окружающие микрозонд атомы поверхности так близко к нему расположены, что притягивают его даже в отсутствие внешней силы сжатия. Поэтому и основное предположение классического закона – о прямой пропорциональной зависимости силы трения от силы сжатия – тоже не соблюдается в нанотрибологии.

Однако все эти расхождения между основным законом и данными нанотрибологии, полученными с помощью АСМ, легко устраняются. При увеличении силы, прижимающей скользящее тело, увеличивается количество микроконтактов, а значит, увеличивается и суммарная сила трения скольжения. Поэтому никаких противоречий между только что полученными данными и старым законом нет.

Зависимость силы трения скольжения микрозонда от внешней силы N, прижимающей его к графитовой поверхности. Радиус кривизны зонда 17 нм (вверху) и 58 нм (внизу). При малых N зависимость нелинейная, а при больших приближается к линейной (пунктир). Данные взяты из статьи Х.Холшера и А.Шварца (2002)

Долгое время было принято считать, что, принуждая одно тело скользить по другому, мы ломаем малые неоднородности одного тела, которые цепляются за неоднородности поверхности другого, и для того, чтобы ломать эти неоднородности, и нужна сила трения. Поэтому старые представления часто связывают силу возникновение силы трения с повреждением микровыступов трущихся поверхностей, их так называемым износом. Нанотрибологические исследования с помощью АСМ и других современных методик показали, что сила трения между поверхностями может существовать даже тогда, когда они не повреждаются. Причиной такой силы трения служат постоянно возникающие и рвущиеся адгезионные связи между трущимися атомами.

Почему лёд скользкий? Узнать, почему можно скользить по льду, удалось учёным только сейчас. А началось всё давным-давно, в 1849 г. Братья Джеймс и Вильям Томсоны (последнему впоследствии за большие заслуги было присвоен титул лорда Кельвина) выдвинули гипотезу, согласно которой лёд под нами плавится оттого, что мы на него давим. И поэтому мы скользим уже не по льду, а по образовавшейся плёнке воды на его поверхности.

Действительно, если увеличить давление, то температура плавления льда понизится. Происходит это вот почему. Известно, что плотность льда меньше плотности воды, и поэтому, когда лёд сжимают, он, «пытаясь» уменьшить деформацию, вызванную ростом давления, «понижает» температуру плавления. Это одно из проявления так называемого принципа Ле Шателье: внешнее воздействие, выводящее систему из термодинамического равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия. Расчёты и эксперименты показали, что для того, чтобы понизить температуру плавления льда на один градус, необходимо давление увеличить до 121 атм (1,22 МПа). Попробуем посчитать, какое давление оказывает спортсмен на лёд, когда скользит по нему на одном коньке длиной 20 см и толщиной 0,3 см. Если считать, что масса спортсмена 75 кг, то его давление на лёд составит около 12 атм. Таким образом, стоя на коньках, мы едва ли сможем понизить температуру плавления льда больше, чем на 1 °С. Значит, объяснить скольжение по льду в коньках и тем более в обычной обуви, опираясь на принцип Ле Шателье, невозможно, если за окном, например, –10 °С.

В 1939 г., когда стало ясно, что понижением температуры плавления скользкость льда не объяснить, Ф.Бауден и Т.Хьюз предположили, что тепло, необходимое для плавления льда под коньком, даёт сила трения. Однако эта теория не могла объяснить, почему так тяжело бывает даже стоять на льду, не двигаясь. С начала 1950-х гг. учёные стали считать, что лёд скользкий из-за тонкой плёнки воды, образующейся на его поверхности в силу каких-то неизвестных причин. Только в конце 1990-х гг. изучение того, как рассеивает лёд рентгеновские лучи, действительно показало, что его поверхность не является упорядоченной кристаллической структурой, а скорее похожа на жидкость.

Учёные объяснили это тем, что расположенные на поверхности льда молекулы воды находятся в особых условиях. Силы, заставляющие их находиться в узлах гексагональной решётки, действуют на них только снизу. Поэтому поверхностным молекулам ничего не стоит «уклониться от советов» молекул, находящихся в решётке, и если это происходит, то к такому же решению приходят сразу несколько поверхностных слоёв молекул воды. В результате на поверхности льда образуется плёнка жидкости, служащая хорошей смазкой при скольжении.

Кстати, тонкие плёнки жидкости образуются не только на поверхности льда, но и многих других кристаллов. Толщина жидкой плёнки увеличивается с ростом температуры, т.к. более высокая тепловая энергия молекул вырывает из гексагональных решёток больше поверхностных слоёв. Наличие примесей (молекул, отличных от воды) тоже мешает поверхностным слоям образовывать кристаллические решётки. Поэтому увеличить толщину жидкой плёнки можно, растворив в ней какие-либо примеси, например, обычную соль. Этим и пользуются коммунальные службы, когда борются зимой с обледенением дорог и тротуаров.

Схематическое изображение поперечного среза льда. Беспорядочное расположение молекул воды на поверхности соответствует плёнке жидкости, а гексагональная структура в толще – кристаллическому льду. Серые кружки – атомы кислорода, белые – водорода

Трение качения – это совсем другое. В идеальном случае, когда колесо, сделанное из несжимаемого материала, по инерции катится по гладкой недеформируемой поверхности, никакие силы трения на это колесо не действуют. Колесо, касаясь поверхности в одной точке, вращается вокруг этой точки, потом точкой касания и центром вращения становится другая точка и т.д. Так как точка касания не движется относительно поверхности, то и сила трения скольжения отсутствует.

Однако в реальных условиях дорожное покрытие, и материал, из которого сделан диск колеса, не являются абсолютно жёсткими. Рассмотрим сначала первый случай. Если поставить колесо на мягкую поверхность, надавить сверху с силой P и пытаться, вращая его, продвинуть вперёд со скоростью v, то мы столкнёмся с силой сопротивления качению Fк. Колесо деформирует поверхность под собой так, что впереди появляется бугорок, который всё время приходится преодолевать. Горизонтальная составляющая сил реакции этого бугорка и представляет собой силу трения качения Fк. Вертикальные составляющие сил сопротивления бугорка компенсируются силой тяжести автомобиля. Так как высота бугорка пропорциональна весу колеса (или укреплённого на нём автомобиля), то и сила трения качения Fк тоже пропорциональна весу автомобиля и силе реакции со стороны дороги N: Fк = кN.

Качение несжимаемого колеса радиуса R по несжимаемой поверхности. K – точка касания и мгновенный центр вращения колеса с угловой скоростью , результатом которого является движение центра колеса О со скоростью

При качении мягкого колеса по твёрдой дороге на переднюю часть соприкасающейся с дорогой поверхности колеса всё время «наезжают». Поэтому она сжимается больше, чем задняя, и сила реакции от передней части колеса, направленная противоположно движению, тоже больше. Сила трения качения равна разности горизонтальных составляющих сил реакции от передней и задней частей колеса. Так как сжатие колеса пропорционально весу машины (или силе реакции опоры), то Fк = кN.

Возникновение силы трения при качении твёрдого колеса по мягкой дороге

Силы трения качения определяются жёсткостью материалов колеса и дорожного покрытия. Чем больше жёсткость, тем меньше величина трения качения. Поэтому, чтобы сократить расходы на топливо, необходимо как можно сильнее накачивать автомобильные колеса, делая их более жёсткими. Достаточно пощупать колёса грузовика, чтобы убедиться в этом. У пассажирского автомобиля давление в колёсах гораздо меньше, т.к. с жёсткими колёсами пассажиры будут ощущать все неровности дороги. В результате его шины больше деформируются, и соответственно растёт сила трения качения.

Возникновение силы трения при качении мягкого колеса по жёсткой дороге. При качении мягкого колеса деформация его передних участков больше, что приводит к появлению горизонтальной составляющей силы, действующей со стороны дороги, и силы, тормозящей движение, – силы трения качения

Сила, необходимая для преодоления трения качения, пропорциональна весу автомобиля и, вообще говоря, не зависит от скорости его движения. Чтобы измерить эту силу, поместите машину на горизонтальный участок дороги, поставьте рычаг переключения скоростей в нейтральное положение (отсоедините колёса от двигателя) и выключите зажигание. После этого привяжите к автомобилю трос, а к нему – пружинные весы. Прикладывая к тросу силу, постарайтесь сдвинуть машину с места и равномерно тянуть её. Одновременно с этим ваш помощник должен смотреть на показания весов и записывать их. Если нет пружинных весов, можно использовать бытовые весы для взвешивания человека. Такими весами можно толкать машину, используя их в качестве прокладки. Сила трения качения для автомобиля массой 1000 кг в среднем составляет около 100 Н.

Для очень дальних перевозок построили железные дороги, где железное колесо катится по железному рельсу с очень малым коэффициентом трения качения. Тормозят поезда медленно, но эксплуатация их очень выгодна.

Если бы не было силы трения, мы бы всё время двигались. Гуляя, не могли бы рассмотреть ту или иную вещь. Машины не могли бы остановиться на красный свет, также как и люди. Мы не могли бы спокойно посидеть посмотреть телевизор, а ночью поспать. Точнее мы могли бы всё это делать, но при этом постоянно двигались, скользили бы как на льду.

Мир без силы трения

Однажды жила была девочка по имени Стася. Она очень любила кататься на коньках и санках. Ей очень нравился лёд и снег. Она любила зиму. В школе они проходили силу трения. Учительница объясняла:

Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направленная против движения, называется силой трения.

И тут Стася подумала:

Как здорово бы было, если бы не было силы трения.

После уроков Стася как обычно шла, не торопясь, домой, как вдруг - толчок, и она упала, понеслась вперёд, как по льду. Вначале ей это понравилось, но потом она увидела, что начали случаться одни аварии за другими. Машины сбивали людей и сами сталкивались. Постепенно происходили взрывы. Депутаты и все остальные думали, как это всё остановить, но никто не знал. Вскоре начали рушиться дома, затем города, затем страны. Но никто не мог помочь. Что делать? Катя поняла, что это она всё натворила. Она пожелала, что бы всё стало на свои места. Так всё и случилось. Затем, когда она пришла домой, она села за уроки. По физике им надо было прочитать параграф и написать сочинение на тему "Мир без силы трения". Девочка обрадовалась, теперь есть, что рассказать!

Помните, мир не может существовать без силы трения - в конце концов, мы бы все погибли.

Мир без силы трения

Если бы не было силы трения

Каникулы уже заканчивались, а я еще не сделал ничего из уроков. И вот под вечер я вспомнил про сочинение по физике. И начал думать, что же написать. Но ничего так и не придумал. Я лег спать.

На следующий день мы поехали в гости к знакомым. Мы поехали на автобусе. Уже через одну была наша остановка. Но вдруг я поскользнулся и упал. Я попытался ухватиться за стойку и встать. Но стойка выскользнула у меня из рук, и я опять упал. Тут я оглянулся и увидел, что каждый, кто не сидел, лежит на полу и не может встать. И автобус не останавливается ни на одной остановке. Вот мы проехали нашу остановку. И тут я подумал: "Вот учительница задала написать сочинение про силу трения, и вот сила трения пропала". Я приподнял голову и увидел, что наш автобус сейчас врежется в дом. Я крикнул и проснулся.

Я долго сидел на кровати, обдумывая этот ужасный сон. Тут я встал с кровати, подошел к столу, сел и написал все это.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Жук Максим Евгеньевич

Размышления на тему: мир без трения.
В нашем мире очень многое «держится» на равновесии, и сила трения, а именно сила трения покоя, является той силой, которая это равновесие поддерживает - трение ведь всегда против скорости, в том числе, и против скорости разрушения. Сила трения покоя препятствует разрушению так же, как реакция опоры не дает телу провалиться сквозь землю. И она точно так же, как и реакция опоры, существует до каких-то пределов, не может превысить некоторое значение: если трактор хорошенько подтолкнуть, он, в конце концов, поедет, но, если на него положить что-нибудь такое тяжелое, то опора может не выдержать. Часто, говоря про трение, мы имеем в виду только трение скольжения или качения, забывая про труд трения покоя. Жидкое трение устроено иначе, и требуется малейшее дуновение ветерка, чтобы привести в движение айсберг - вот эти айсберги и дрейфуют по океанам, создавая опасность мореходам. Если бы в нашем мире не было бы трения покоя, то он был бы похож на огромное скопление таких айсбергов (это не значит, что график трения скольжения совпадал бы с графиком жидкого трения). На равновесии держится все, что скреплено винтами и гвоздями.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Эссе

«Мир без трения»

Старый Оскол 2012 г

Мир без трения

Кому из вас не случалось помечтать... Тем более на уроках, тем более, когда слушаешь крайне неинтересную и «ненужную» тебе, да и всему окружающему миру, тему... Как, казалось бы, просто и легко мир обошелся бы без силы трения и архимедовой силы, Пушкина и Чернышевского, логарифмов и квадратных уравнений... Но не получалось ли у вас так, что подхваченные Мечтой вы попадали в страну «Невыученных Уроков» - с поездами, несущимися навстречу друг другу по одному полотну, и половинчатыми землекопами?

Размышления на тему: мир без трения.

В нашем мире очень многое «держится» на равновесии, и сила трения, а именно сила трения покоя, является той силой, которая это равновесие поддерживает - трение ведь всегда против скорости, в том числе, и против скорости разрушения. Сила трения покоя препятствует разрушению так же, как реакция опоры не дает телу провалиться сквозь землю. И она точно так же, как и реакция опоры, существует до каких-то пределов, не может превысить некоторое значение: если трактор хорошенько подтолкнуть, он, в конце концов, поедет, но, если на него положить что-нибудь такое тяжелое, то опора может не выдержать. Часто, говоря про трение, мы имеем в виду только трение скольжения или качения, забывая про труд трения покоя. Жидкое трение устроено иначе, и требуется малейшее дуновение ветерка, чтобы привести в движение айсберг - вот эти айсберги и дрейфуют по океанам, создавая опасность мореходам. Если бы в нашем мире не было бы трения покоя, то он был бы похож на огромное скопление таких айсбергов (это не значит, что график трения скольжения совпадал бы с графиком жидкого трения). На равновесии держится все, что скреплено винтами и гвоздями (но не на заклепках, так что «Аврора» без трения останется целой).

Если только без трения покоя будет такое, то можно себе представить, что будет вообще без трения (можно, но трудно). Равновесие очень важно - в мире нет ничего идеального, нет так же идеально горизонтальной поверхности, так что без трения под действием силы тяжести вскоре развалятся многие сооружения. Без трения, как это ни смешно, если в стенку с двух сторон вкрутить шурупы (проделав дырки - чем?), то, насколько бы вертикальной стенка ни была, один из них через некоторое время выкрутится - идеальных стенок не бывает. Короче, между деталями зданий, и не только зданий, а вообще всех частей чего-либо должны действовать какие-то силы, кроме трения. И желательно, чтобы эти силы были направлены на созидание, а не наоборот. А видов этих самых сил, если вообще делить все силы на виды (что само по себе невозможно - ведь все силы, в конце концов, сводятся к одному, тому, чего мы не понимаем - к взаимодействию между частицами; и с таким же успехом можно бы было спросить, что было бы, например, без силы тяги), в мире оказывается не так уж много. Тем более, мало тех, которые мы (живые организмы, то есть все те, к которым применимо слово «использовать») можем использовать для передвижения - так что без трения этот процесс представляет большую проблему. В основном для передвижения мы используем силу трения, силу реакции опоры и силу тяжести. Другое дело, что, может, без передвижения можно и обойтись, ведь обходится же большинство растений. Но, может, сами эти растения и обходятся без него, но семена-то этих растений либо летят по ветру, либо их переносят насекомые. А без размножения никак.

Без трения бедным людям придется как-то использовать реакцию опоры и притяжение для передвижения. На самом деле, это не так уж и сложно - ведь реакцией опоры мы можем управлять, поворачивая эту самую опору. Отсутствие трения нам не мешает оттолкнуться от стенки - это и делает все время поезд на шестеренках, постоянно отталкиваясь от наклоненных поверхностей зубчиков, он едет на реакции опоры. И самые первые поезда так и делали, потому что люди не верили, что сила трения может сдвинуть состав. Кстати, такой же способ можно применить и для передвижения пешком - нужно сделать рифленую дорогу, чтобы плоскость зубчика была по размеру ступни. Тогда люди будут подпрыгивать, отталкиваясь от наклонных поверхностей, а сила тяжести будет возвращать их на землю. Придется немного попрыгать! В общем-то, в этом и состоит суть наших лестниц - мы тоже, чтобы не скатиться вниз, заменяем силу трения силой реакции опоры.

Многие, да, похоже, и я, преувеличивают разрушительные способности отсутствия трения, ведь не надо забывать про не менее важную реакцию опоры. Трение зависит от реакции опоры и у нас интуитивно отсутствие первой связано с отсутствием второй. Действительно, без реакции опоры мир выглядел бы очень смешно, правда, смеяться было бы уже некому.

Конечно, нельзя не сказать, что энергии придется все равно тратить меньше, в том числе, и на передвижение - ведь, потратив неимоверные усилия на то, чтобы забраться на гору, нам больше не придется ничего делать, чтобы попасть на другую такую же; приобретя нужную скорость, нам не надо ничего делать, чтобы ее поддерживать. Таким образом, мы вплотную приближаемся к осуществлению идеи вечного двигателя. Но, если над этим задуматься, то в самом названии «Вечный двигатель» заключена ошибка. От двигателя мы можем что-то получать, какую-то энергию, но что можно получить от двигателя, который останавливается, когда от него пытаются что-то взять? Какая ему разница, кто у него забирает энергию - трение или мы?

Несмотря на это, механизмы, где мы используем смазку, конечно, будут работать лучше, и колесо никогда никому ни будет нужно. Скорее всего, это сильно затормозит развитие механики. Но тут есть и еще один момент - наличие трения тоже тормозит развитие науки, ведь оно мешает правильному пониманию законов Ньютона и восприятию постоянности ускорения свободного падения. Скорее всего, без трения люди поняли бы их раньше.

Но что говорить о науке, когда существование самой Земли сомнительно - она, как и другие планеты, была бы разрушена метеоритной атакой. Конечно, в Луну и в нашем мире попадают метеориты, но в том-то и дело, что без трения не только метеориты не будут сгорать в атмосфере, но между частями планеты, на которые она дробиться в месте удара, нет трения, и ударная волна придает им большую изначальную скорость, так что они могут и не вернуться обратно на планету.

Все-таки, отсутствие трения - это, конечно, абсурд. А, когда думаешь о том, чего не может быть, невольно приходишь либо к причине этого, либо просто к парадоксу. Действительно, не совсем понятно, что тут надо понимать под «трением». Возьмем, к примеру, тот же поезд на шестеренках - он, как выяснилось, без трения поедет. Но если взять, и размер зубчиков уменьшить во много раз, чтобы они были не видны на фоне поезда - он не будет ничем принципиально отличаться от первого, но ведь тогда мы сможем уже сказать, что на его колесо действует сила трения, которой нет! То есть непонятно, на каком этапе масштабирования мы можем применить к рельсе коэффициент трения. Наверно, для описания таких фантастических тем нужно на время забыть о причине явлений.

Так можно описать наш мир, где «выключили» трение, но вряд ли наш, уже сформировавшийся мир сможет перестроиться. Скорее возможен мир, где трения никогда не было. Такой мир был бы совершено другим, и мы практически не можем его описать, наши представления к нему неприменимы.

Если цивилизация, да что там цивилизация, жизнь смогла вообще возникнуть, что само по себе невозможно, значит, она сможет возникнуть и без трения. Мир «большой», места много - выбор есть. И при любых условиях найдется такое место, где образование жизни, какой бы она ни была, возможно.

Об этом, наверно, нельзя говорить серьезно, но тогда это уже будет не физика.

Мир без силы трения

В мире, который мы будем рассматривать, остается трение твердых тел о жидкость и о газ - вязкое трение. А вот насчет сухого трения надо подумать. Так как трение на молекулярном уровне - это «зацеп выступа о выступ». А абсолютно гладких поверхностей (идеальных) - не бывает. Но не будем забывать, что этот мир - волшебный, в нем может происходить абсолютно все, в зависимости от придуманных нами условий. Так что, поставим условие (закон) о трении: любой скол поверхности (да и сама поверхность) твердого тела - идеал, но сильно выдающиеся выступы (камни) этому закону не подчиняются.

Так как остается трение о воздух, а гравитацию никто не отменял, атмосфера нашего мира от мира, в котором нет силы сухого трения, будет неотличима. Что же касается литосферы, «земли», то она почти по всему миру будет разрушаться воздушной эрозией. Но поверхность не будет состоять из «голого камня»- твердого слоя (у которого сила межмолекулярного взаимодействия будет больше силы трения выступающих частиц поверхности о воздух), как кажется на первый взгляд. Это не так. Земля большая и является системой замкнутой: если в одном месте что-то убавилось, в другом месте обязательно это же и прибавится. Получится «круговорот земли в природе».

Планета не будет равнинной, на ней спокойно могут существовать горы. Пусть на планете произойдет землетрясение: две тектонические плиты начнут двигаться друг на друга, и образуется складка (одна плита "налезет" на другую и приподнимется, или они «упрутся носами» и станут медленно подниматься). По идее, эта конструкция не сможет существовать, ведь трения покоя нет, и приподнявшаяся земля просто «съедет обратно». Но не надо забывать, что существуют и другие силы, отвечающие за сохранение формы: сами силы межмолекулярного взаимодействия. Земля большей частью по агрегатному состоянию - твердое вещество, но в виде «порошка». Сила взаимодействия между молекулами ее частиц намного больше, чем у жидкости или пластилина (хотя даже у пластилина хватит ее, чтобы вернуть телу форму после небольшой деформации). Таким образом, после поднятия поверхности, земля не рассыплется полностью, молекулы будут 2держаться друг за друга», и просто так изменить форму - не получится. Съедет только небольшая часть верхнего слоя, в котором за время этого процесса силы межмолекулярного взаимодействия «были разрушены».

Но будут присутствовать и более заметные отличия от нашего мира. Трение о землю отсутствует, речки будут без остановки разгоняться, т.к. сила тяжести все еще присутствует. Это, однако, относится не ко всем речкам. В случае, если речка каменистая, то силу трения заменяет сила упругости. Несмотря на то, что трения о камни не существует (трения скольжения: поверхность камней подобна скользящей поверхности лыжи, натертой специальными мазями), молекулы воды все равно сталкиваются с выступающими частями камней (им «без разницы», есть трение или нет, но впереди твердое, упругое тело, загораживающее путь). Другое отличие в том, что в зимний период сухой снег (его образование возможно), падающий с неба (кстати, падение ли это «земного снега» или снега на той планете мы отличить не сможем - ведь трение о газы есть), попадая на поверхность гор, залеживаться не будет. Под действием гравитации он будет скатываться. В этом случае, кроме преград, которые встречаются, не очень часто, ничто ему препятствовать не будет.

Пляжи на этой планете будут существовать, так что жизни будет легче выйти на сушу, если она, конечно, появится. Поэтому возможно и «точение» водой камня, например, когда вода капает на его поверхность (подземные реки).

Подумаем, возможна ли жизнь на этой планете. Вероятность, что за несколько миллиардов лет на планету хоть раз упадет огромный метеорит и после его падения на нем сохранятся какие-нибудь органические молекулы или даже одноклеточные живые существа, и этот метеорит упадет в какой-нибудь водоем (в океан или впадающую в него реку), не равна нулю. Если такое случится, то эти микрочастицы жизни окажутся в океане (непосредственно или - по течению реки). В результате мутаций (пройдут сотни миллионов лет) возникнут одноклеточные водоросли, а со временем - и многоклеточные. Тем, кто существует в океане, сухое терние не нужно (разве что тем, кто ползает по дну, но их мы можем и отбросить).

Проанализируем ситуацию с образованием растительности на суше. Представим себе бурю в океане. Некая водоросль попала в результате этого в замкнутый пресноводный водоем на суше. В результате огромного множества подобных случайностей одна водоросль в таком водоеме все же выжила и дала «потомство» (как и положено добропорядочной древней водоросли - вегетативно). В точности так же, как жизнь «осваивала» сушу в нашем мире - мире с трением - это произойдет и в мире без терния. На суше образуются растения. Ничто не помешает возникнуть и семенному размножению. Для всего этого сухое трение не нужно.

Совсем другое дело - с миром животных. Ведь им нужно двигаться! Начнем с животного мира океана. Его образованию ничто мешает - ни для рыб, ни даже для плавающих зверей сухое терние не нужно. То же самое относится и к двоякодышащим. Главное - чтобы они не пытались ползать - вот уж это точно невозможно без терния! Настанет такой прекрасный момент, когда в мире без трения появится и большая крокодила. Особенно огромными у нее будет когти - ведь только благодаря зацеплению за грунт в мире без сухого трения можно передвигаться по твердой поверхности. Такие когти позволят новенькой крокодиле выйти прогуляться из океана на материк - и со временем заселить границу воды и суши своим большим крокодильим потомством. Пройдут еще сотни миллионов лет - и суровый, но справедливый естественный отбор потребует от потомков крокодилы (как и от потомков других морских и пресноводных животных), чтобы они научились быстро бегать, высоко или далеко прыгать, лазить по деревьям, копать норы… Все это в мире без трения не так-то просто проделать. Всем животным на этой планете потребуются очень длинные и очень острые когти - чтобы вонзались в грунт, в дерево, а у некоторых, может быть - даже в лед и в известняк. В такой схеме есть место и зверю, в чем-то подобному нашим приматам. А тут уж недалеко и до питекантропа. Но, разумеется, с некоторыми задатками древней крокодилы - огромными острыми когтями.

У «нации питекантропов» мира без трения развитее техники будет затруднено. Им, например, не понадобятся «палка-копалка», которая древним людям с нашей планеты заменяла когти животных для поиска корешков и прочего подобного, хотя в нашем мире и есть трение. Питекантропы из мира без трения для того, чтобы рыть нору, могут научиться запускать когти своих задних конечностей в грунт, тем самым, используя силу упругости, оставаться на месте и не «уезжать». Не понадобится им и «дубина», которая была предназначена как для добычи «живой пищи», так и для защиты от нее - чтобы самому не стать едой. Не понадобится им и обувь. Ведь ходят люди в Африке без обуви. У них на ногах засохшие мозоли, и им это кажется нормальным, естественным. Но это не слишком существенные различия между эволюцией и начальным развитием техники науки нашего мира и мира без трения. Куда важнее образование огня.

В нашем мире все было легко. Люди за несколько сотен лет освоили способ добычи огня. В описываемом же мире сила трения отсутствует, и палочку о палочку не потрешь, даже если ее сможешь взять и удержать (вонзишь в нее свои длинные острые когти), также и не выбьешь искру, стукнув кремнем об огниво. В общем, проблемы... Я думаю, что возможен вариант знакомства «питекантропа» с огнем только в случае, если молния ударит в дерево и оно загорится. Один из древних «людей» возьмет обломанную, горящую ветку и сохранит огонь под какой-либо крышей, под выступом скалы, и этот огонь будет передаваться из поколения в поколение. Далеко в будущем люди узнают причину его образования и создадут первый гальванический элемент...

О дальнейшем можно размышлять едва ли не бесконечно. Но столько времени у нас нет, да и предугадать все этапы развития жизни волшебного мира, сидя в комнате, а, не находясь там с машиной времени - невозможно. Можно лишь представить примерный путь, по которому пойдет жизнь, коротко изложить перспективы ее развития.

Техника, а потом и наука вынужденно будут двигаться больше в направлении изобретений из области электричества, чем в направлении чисто механических машин, простых механизмов.

Механикой «тамошние люди» заинтересуются очень нескоро. У них не будет потребности в создании более быстрого способа передвижения. Ведь трения о поверхность (скольжения, качения) нет, и изобретать колесо вообще не понадобится (не будет разницы между доской и колесом). Они заинтересуется изучением науки, разве что только в случае войны племен. Им придется придумать какое-нибудь оружие. Только не копья или луки (их изготовить довольно сложно, да и вообще - вопрос, будет ли такое оружие в том мире действовать: стрела при запуске может просто немного проскользнуть вбок - изменится угол), а оружие «массового поражения». Например, катапульта. Но все равно она будет устроена немного по-другому, чем наша (ведь у них «все не как у людей»). Но для того, чтобы ее выдумать и соорудить, им придется несколько лет посидеть над физикой. Узнать много о силе упругости («что это такое, и с чем ее едят»). Механизм работы катапульты основан на силе упругости, а сила трения, которой нет, почти ни за что не отвечает, ее легко можно заменить, создав какой-либо упор (опять же - сила упругости и равновесие). Кроме трения о воздух и «грубых» преград (где силу трения заменяет сила упругости), никакому живому существу двигаться сколь угодно долго ничто не помешает (и то при малых скоростях это будут такие потери, что при «малейших усилиях» ими можно будет пренебречь).

Наиболее развитой областью в науке будет наука об электричестве. Без него жизнь на этой планете существовала бы, но в совершенно неразвитой форме Электричество («молния») может дать культуру жителям этой планеты, дать толчок в развитии науки, заставить «людей» задуматься об окружающем мире. В будущем электричество будет единственным начальным источником энергии, так как солнечную энергию они использовать и сохранять не смогут (ведь солнечных батарей у них нет). С помощью электричества «люди» смогут добывать тепло, проводить исследования и изобретать новые вещи («строить мир», например: расплавлять металл и отливать нужные формы). Такой мир через миллионы лет его развития мы представить уже не можем. Это будет мир фантастики, которая частично встречается в книгах...

Но так ли это?

Приносит ли сила трения один лишь вред или это сила только на первый взгляд такая "мешающая"?

Давайте попробуем представить, а как изменился бы наш мир, если бы сила трения вдруг взяла и исчезла.

Интересных детских сочинений на эту тему на страницах Интернета довольно много, но большинство из них не имеет авторства, то есть их многократно пересылали друг другу, а имя автора по дороге потерялось.

А это очень обидно!

Поэтому я решила привести здесь только эти два сочинения, которые содержат имена авторов.

Вот, что думают по этому поводу ребята, которых попросили в школе написать небольшое сочинение о том, как изменился бы мир без силы трения...

Если бы не было силы трения

Ашкинази Саша,

7 класс,
Школа 550
Санкт-Петербург

Каникулы уже заканчивались, а я еще не сделал ничего из уроков. И вот под вечер я вспомнил про сочинение по физике. И начал думать, что же написать. Но ничего так и не придумал. Я лег спать.

На следующий день мы поехали в гости к знакомым. Мы поехали на автобусе. Уже через одну была наша остановка. Но вдруг я поскользнулся и упал. Я попытался ухватиться за стойку и встать. Но стойка выскользнула у меня из рук, и я опять упал. Тут я оглянулся и увидел, что каждый, кто не сидел, лежит на полу и не может встать. И автобус не останавливается ни на одной остановке. Вот мы проехали нашу остановку. И тут я подумал: "Вот учительница задала написать сочинение про силу трения, и вот сила трения пропала". Я приподнял голову и увидел, что наш автобус сейчас врежется в дом. Я крикнул и проснулся.

Я долго сидел на кровати, обдумывая этот ужасный сон. Тут я встал с кровати, подошел к столу, сел и написал все это.

Ура! Исчезла сила трения!

Ученица 10 класса: Черепенникова Ульяна

Школа: МБОУ СОШ с. Новое,

Макаровского района, Сахалинской области

Учитель физики: Ежукевич Юлия Валериевна

Совет ООН, высчитав, сколько теряет экономика всех стран в результате преодоления силы трения, постановил: убрать силу трения.

В мире начался хаос. Все тела пришли в движение. Скорость движения рек усилилась. В одно мгновения все их воды оказались в океане. Уровень воды поднялся. Равнины и низменности оказались под водой. На суше, всё пришло в бесконечное движение.

Ученые Гарвардского Университета изобрели порошок, при использовании которого все окружающие предметы начинают прорастать. Первая часть проблемы была решена: можно было как-то закрепиться на суше. Но затем выяснилось, что все время стоять на одном месте не совсем удобно. Тогда промышленники Австралийского Союза придумали специальные топорики, чтобы подрубать корни. Но носить с собой топорик и порошок было неудобно. К тому же руки работали как лопасти винта: то посыпали порошок, то рубили корни, то сыпали, то рубили. Скорость передвижения была как у улитки.

Тогда ученые Кембриджского Университета предложили новую идею: покрыть железом все планету и раздать магнитные ботинки. Но балет, как искусство, стал исчезать. А степ поднял свои позиции. И в скором времени все жители, животные стали передвигаться в ритме степа, а также есть и разговаривать. Что оказалось не совсем и не всегда удобно. А иногда и крайне неудобно.

И тогда выдающиеся русские ученые сказали: «Нужно вернуть силу трения».

На Земле вновь воцарились мир и порядок.

ВНИМАНИЕ, КОНКУРС!!!

Давайте пофантазируем вместе!!!

Я хочу Вам предложить подумать хорошенько на эту тему, представить себе ситуацию, что сила трения действительно исчезла и попробовать описать, что тогда может случиться, и как изменится наш мир.

Получить более подробную информацию о конкурсе и выложить Ваши варианты Вы можете в разделе "Наши конкурсы" , а лучшие работы мы опубликуем отдельными статьями в разделе проекты (разумеется со всеми именами, фамилиями и той информацией, которую Вы сами захотите оставить).
Будет здорово, если Вы сможете проиллюстрировать свои работы и прислать Ваши рисунки вместе с описанием.

Удачи Вам и творческих успехов!!!

Эти небольшие видеоролики помогут Вам лучше разобраться с тем, что представляет из себя сила трения.