Аждый день на протяжении всей своей жизни мы сталкивается с различными природными явлениями и физическими силами, к которым настолько привыкли, что порой не замечаем и не задумываемся на природой их происхождения, над их пользой или вредом. Одной из таких сил является сила трения, о пользе которой я и хочу поговорить. В своем повествовании я защищаю силу трения, поскольку примеров ее пользы огромное количество, и перечислять их можно до бесконечности. Я хочу назвать лишь несколько из них.Прежде всего, сила трения нам перемещаться по земле. Если бы не было трения, то мы не могли бы сдвинуться с места даже на сантиметр, а если бы это и удалось, до не могли бы после этого остановиться. Даже самая гладкая на первый взгляд поверхность имеет шероховатости, которые и нам перемещаться и останавливаться.
Силу трения можно уменьшить в несколько раз, если между трущимися деталями ввести смазку. Так мы смазываем лыжи, когда собираемся на них кататься, так смазываются детали в различных механизмах, так мы добиваемся меньшего износа деталей, на которые воздействует сила, получившая название сила трения скольженияА вот при движении велосипедов, автомобилей и поездов возникает сила трения качения. И чем меньше эта сила, тем легче будет велосипедисту разогнать свой велосипед, тем быстрее будет скорость автомобиля или поезда. Но в то же время именно сила трения делает поездки на велосипеде, автомобиле или поезде безопасными, потому что благодаря ей поезд или автомобиль в любое время может практически мгновенно остановиться. Большая сила трения между тормозными колодками, которые изготавливаются из специального материала и тормозным барабаном намертво блокирует колеса даже при воздействии огромной силы качения.
Примеров пользы силы трения очень много. Их совсем нетрудно увидеть, для этого достаточно немножко задуматься и внимательно посмотреть вокруг себя.
Для решения данной задачи, нам необходимо использовать закон сохранения энергии. При нагревании воды и плавлении льда энергия, которая тратится на нагревание и плавление, равна энергии, которая выделяется при охлаждении и застывании.
Для начала, определим, сколько энергии требуется для нагревания и плавления данного объёма воды и льда.
Для нагревания воды используем формулу: Q1 = m1 * c1 * (T2 - T1), где Q1 - количество теплоты, m1 - масса воды, c1 - удельная теплоёмкость воды, T2 - конечная температура воды (17°C), T1 - начальная температура воды (0°C).
Масса воды m1 = плотность воды * объём воды = 1000 кг/м3 * 0.0016 м3.
Таким образом, m1 = 1.6 кг.
Теперь подставим все значения в формулу Q1 = m1 * c1 * (T2 - T1):
Q1 = 1.6 кг * 4180 Дж/(кг⋅К) * (17°C - 0°C) = 112960 Дж.
Теперь определим, сколько энергии выделяется при охлаждении и застывании. Для этого воспользуемся формулой: Q2 = m2 * (L + c2 * T1), где Q2 - количество теплоты, m2 - масса льда, L - удельная теплота плавления льда, c2 - удельная теплоёмкость льда, T1 - начальная температура (0°C).
Масса льда m2 = плотность льда * объём льдины = 917 кг/м3 * 0.0016 м3.
Таким образом, m2 = 1.4672 кг.
Теперь подставим все значения в формулу Q2 = m2 * (L + c2 * T1):
Q2 = 1.4672 кг * (340 кДж/кг + 917 кг/м3 * 4180 Дж/(кг⋅К) * 0°C) = 153049.536 Дж.
Так как энергия, которая тратится на нагревание и плавление, равна энергии, которая выделяется при охлаждении и застывании, то Q1 = Q2.
112960 Дж = 153049.536 Дж.
Отсюда можно найти изменение объёма лунки. Для этого воспользуемся формулой: ΔV = Q1 / ρльда, где ΔV - изменение объёма лунки, ρльда - плотность льда.
Силу трения можно уменьшить в несколько раз, если между трущимися деталями ввести смазку. Так мы смазываем лыжи, когда собираемся на них кататься, так смазываются детали в различных механизмах, так мы добиваемся меньшего износа деталей, на которые воздействует сила, получившая название сила трения скольженияА вот при движении велосипедов, автомобилей и поездов возникает сила трения качения. И чем меньше эта сила, тем легче будет велосипедисту разогнать свой велосипед, тем быстрее будет скорость автомобиля или поезда. Но в то же время именно сила трения делает поездки на велосипеде, автомобиле или поезде безопасными, потому что благодаря ей поезд или автомобиль в любое время может практически мгновенно остановиться. Большая сила трения между тормозными колодками, которые изготавливаются из специального материала и тормозным барабаном намертво блокирует колеса даже при воздействии огромной силы качения.
Примеров пользы силы трения очень много. Их совсем нетрудно увидеть, для этого достаточно немножко задуматься и внимательно посмотреть вокруг себя.