Збільшення та зменшення сили тертя в природі

1. Збільшення та зменшення сили тертя в природі

Підготувала учениця 7 класу
Сивак Злата

2. Вступ

Сила тертя – це сила, яка протидіє відносному руху двох поверхонь, що
контактують. Вона відіграє важливу роль у природі, впливаючи на
різноманітні процеси, від руху тварин до ерозії ґрунту.
У природі різні організми та системи
еволюціонували для оптимізації тертя
відповідно до своїх потреб —
збільшуючи його, коли необхідна
стабільність, або зменшуючи для
підвищення ефективності руху.

3. Поняття сили тертя

Сила тертя — це сила, що виникає в місці контакту тіл і перешкоджає їх відносному руху. З
мікроскопічної точки зору, сила тертя зумовлена електромагнітною взаємодією між атомами та
молекулами на поверхнях контакту.
Математично силу тертя можна описати за
допомогою закону Амонтона-Кулона:
Fтертя = μ · N
де Fтертя — сила тертя (Н),
μ (мю) — коефіцієнт тертя (безрозмірна величина),
N — сила нормальної реакції опори (Н)
Гійом Амонтон
1663-1705
Шарль Кулон
1736-1806

4. Види сил тертя

Тертя спокою — сила,
що перешкоджає початку руху тіла, яке перебуває у стані спокою.
Тертя ковзання — сила,
що виникає при ковзанні одного тіла по поверхні іншого.
Тертя кочення — сила опору,
що виникає при коченні одного тіла по поверхні іншого.

5. Коефіцієнт тертя

Коефіцієнт тертя (μ) — безрозмірна величина, що характеризує опір
відносному переміщенню двох тіл.
Він залежить від:
матеріалів контактуючих поверхонь
якості обробки поверхонь
наявності змазки
температури
швидкості відносного руху

6. Сила тертя у природі

7. Тертя у тваринному світі

Локомоція — здатність рухатися завдяки силі тертя:
Хода наземних тварин (кігті, подушечки лап)
Лазіння по деревах (гекони, мавпи)
Політ птахів і комах (аеродинамічний опір)
Плавання риб (гідродинамічний опір)

8. Тертя у тваринному світі

Адаптації для збільшення тертя:
Присоски у восьминогів та риб-прилипал
Спеціальні подушечки у геконів, що дозволяють їм лазити по
вертикальних поверхнях
Шорсткі язики для обробки шерсті
Щетинки на лапках комах
Пазурі, щетинки тварин збільшують тертя при ходьбі та лазінні.

9. Тертя у тваринному світі

Адаптації для зменшення тертя:
Слизовий покрив риб і земноводних
Обтічна форма тіла швидкісних тварин
Особлива будова шкіри дельфінів
Слиз риби зменшує тертя з водою, Форма тіла дельфінів оптимізована
для мінімізації тертя при русі у воді.
дозволяючи швидше плавати.
Гідрофобне покриття пір'я
водоплавних птахів знижує
тертя з водою.

10. Тертя у рослинному світі

Розповсюдження насіння:
Чіпкі плоди та насіння (лопух, череда)
Аеродинамічні структури для переносу вітром
Насіння рослин (наприклад, реп'яхи) мають гачки для прикріплення до шерсті тварин.

11. Тертя у рослинному світі

Підтримка вертикального положення:
Корені рослин у ґрунті розгалужуються для збільшення площі контакту з
ґрунтом і кращого зчеплення.
Придаткові корені ліан та епіфітів мають спеціальні структури для збільшення
тертя при обвиванні опор.
:

12. Тертя у рослинному світі

Захист від тертя:
Воскові покриття листя
Гладкі стебла водних рослин
:
Гладкі насіння клена мають форму, що зменшує тертя з
повітрям для ефективного розповсюдження.
Воскова поверхня листя
лотоса зменшує тертя з
водою, створюючи ефект
самоочищення.

13. Тертя у геологічних процесах

Тектонічні процеси:
• Рух літосферних плит
• Землетруси як результат подолання сили тертя між плитами

14. Тертя у геологічних процесах

Ерозійні процеси:
Вивітрювання гірських порід
Формування річкових долин
Утворення печер

15. Тертя у геологічних процесах

Рух льодовиків:
Вплив сил тертя на швидкість руху льодовиків
Формування морен та інших льодовикових форм рельєфу

16. Як зміну сили тертя впроваджує людина

17. Транспорт:

Зчеплення шин з дорогою
Гальмування транспортних засобів
Антиблокувальні системи (ABS)

18. Промисловість:

Змащування деталей машин
Зносостійкі покриття
Фрикційні матеріали (гальмівні колодки)

19. Повсякденне життя:

Взуття з різними типами підошов
Спортивне обладнання (лижі, ковзани)
Застібки-липучки (Velcro)

20. Висновки

Сила тертя є універсальним фізичним явищем, що проявляється на всіх рівнях
організації матерії — від молекулярного до планетарного. У природі сила тертя
може бути як корисною, так і шкідливою, залежно від конкретних умов та
систем.
Живі організми еволюційно пристосувалися до використання сили тертя для своїх
потреб, розвинувши численні адаптації для її регулювання. Розуміння механізмів
збільшення та зменшення тертя в живих організмах допомагає розробляти більш
ефективні та екологічні технології.
Розуміння законів тертя та вміння керувати коефіцієнтом тертя є надзвичайно
важливим для створення ефективних технічних систем, транспортних засобів та
виробничих процесів. Подальше вивчення цього явища на нанорівні відкриває
перспективи для розробки нових матеріалів із наперед заданими фрикційними
характеристиками.

21. Список використаних джерел

Перельман Я.І. Цікава фізика.
Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. "Загальний курс фізики" (том 1:
Механіка)
Ландау Л.Д., Ліфшиц Є.М. "Теоретична фізика. Том I. Механіка"
Шутий А.М. "Тертя в природі і техніці"
Боголюбов Н.Н. "Механіка і математичні методи фізики"
Биман З. "Біомеханіка руху тварин"
Горбаченко В.І. "Трибологія: сучасний стан та перспективи"
Інтернет-ресурс "Фізика для школярів та студентів" (phys.com.ua)