Цифровий ресурс може використовуватися для навчання в рамках програми середньої школи (поглибленого рівня).

Комп'ютерна модель ілюструє виникнення сили в'язкого тертя.

Коротка теорія

тертя - один з видів взаємодії тел. Тертя, як і всі інші види взаємодії, підкоряється третьому закону Ньютона: якщо на одне з тіл діє сила тертя, то така ж по модулю, але спрямована в протилежний бік сила діє і на друге тіло. Сили тертя, як і пружні сили, мають електромагнітну природу. Вони виникають внаслідок взаємодії між атомами і молекулами дотичних тіл.

Силами сухого тертя називають сили, що виникають при зіткненні двох твердих тіл при відсутності між ними рідкого або газоподібного прошарку. Вони завжди спрямовані по дотичній до дотичних поверхонь.

При русі твердого тіла в рідині або газі виникає сила в'язкого тертя . Сила в'язкого тертя значно менше сили сухого тертя. Вона також спрямована в бік, протилежний відносної швидкості тіла. При в'язкому терті немає тертя спокою .

При досить малих швидкостях величина сили в'язкого тертя пропорційна швидкості відносного руху υ тел, пропорційна площі S і обернено пропорційна відстані між площинами h (див. Малюнок).

Мал. 1.

Коефіцієнт пропорційності, що залежить від сорту рідини або газу, називають коефіцієнтом динамічної в'язкості .

Сила в'язкого тертя сильно залежить від швидкості тіла. При малих швидкостях Fтр ~ υ, при великих швидкостях Fтр ~ υ2. При цьому коефіцієнти пропорційності в цих співвідношеннях залежать від форми тіла.

Робота з моделлю

При натисканні кнопки приводиться в рух пластина, що лежить на поверхні рідини. Показується виникає сила в'язкого тертя, аналізується швидкість руху різних верств рідини.

Рекомендації щодо застосування моделі

Дана модель може бути застосована в рамках факультативних і елективних курсів на уроках вивчення нового матеріалу в 10 класі на тему «В'язке тертя».

Приклади планування уроків з використанням моделі

Тема «Сила в'язкого тертя»

Мета уроку: розглянути силу в'язкого тертя, залежність сили в'язкого тертя від швидкості руху тіла, властивостей середовища, геометричних розмірів тіла.

№ п / п Етапи уроку Час, хв Прийоми і методи 1 Організаційний момент 2 + 2 Перевірка домашнього завдання по темі «Сила тертя спокою, сила терня ковзання». 15 Фронтальне опитування 3 Пояснення нового матеріалу по темі «Сила в'язкого тертя» 15 Пояснення нового матеріалу з використанням комп'ютерної моделі «Сила в'язкого тертя» 4 Рішення задач 10 Робота на дошці, самостійне рішення задач 5 Пояснення домашнього завдання 2

Таблиця 1.

Приклади питань і завдань

1.

Парашутист, що летить до розкриття парашута зі швидкістю 50 м / с, розкриває парашут, і його швидкість стає рівною 5 м / с. Визначте, який приблизно була максимальна сила натягу строп при розкритті парашута. Маса парашутиста 80 кг, прискорення вільного падіння 10 м / с2. Прийняти, що Fсопр пропорційна υ.

2.

Дощова крапля падає з хмари з великої висоти в безвітряну погоду. На деякій висоті прискорення краплі стало рівним a = 5 м / с2; в цей момент її швидкість дорівнювала υ1 = 6 м / с. Поблизу землі крапля рухається з постійною швидкістю. Визначте модуль υ2 цієї сталої швидкості. Силу опору повітря вважайте прямо пропорційною швидкості краплі щодо повітря.

3.

Водометний катер рухається з постійною швидкістю, забираючи забортну воду і викидаючи тому струмінь зі швидкістю u = 20 м / с щодо катера. Площа поперечного перерізу струменя S = 0,01 м2. Знайдіть швидкість катера, якщо діюча на нього сила опору пропорційна квадрату швидкості: Fс = kυ2, причому k = 7,5 Н · с2 / м2.