TRIVI

Η δύναμη της τριβής και οι παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται

Ά Λυκείου, 2 διδακτικές ώρες

Ζώη Αργυρώ - Βαβαδάκη Κατερίνα- Αναστασάκη Τόνια

Start

1η ώρα

Γνωρίζω τη δύναμη της τριβής

Διδακτικοί στόχοι:

• Να διακρίνουν τη στατική από την τριβή ολίσθησης
• Να διαπιστώσουν ότι η στατική τριβή δεν έχει μια μοναδική τιμή για ένα ζεύγος σωμάτων που είναι σε επαφή.
• Να διαπιστώσουν ότι η Τριβή ολίσθησης έχει μικρότερη τιμή από την οριακή τριβή
• Να αναφέρουν φαινόμενα καθημερινότητας όπου η τριβή παίζει καθοριστικό ρόλο

Διερευνητικά ερωτήματα:

1)Τι είναι αυτό που εμποδίζει το κορίτσι της εικόνας να σύρει το κιβώτιο ενώ του ασκεί συνεχώς αυξανόμενη δύναμη; 2)Γιατί είναι πιο εύκολο να κινεί (ολισθαίνει) το κιβώτιο πάνω στο δάπεδο παρά να το αναγκάσει να «ξεκολλήσει» και να αρχίσει να κινείται;

Ζητάμε από τους μαθητές:

• Να σημειώσουν τις δυνάμεις που ασκούνται στο κιβώτιο και να συζητήσουν-καταγράψουν τις απόψεις τους.
• Να ερμηνέυσουν την ισορροπία του κιβωτίου.
• Να συζητήσουν πως θα μπορούσαν να μετρήσουν την Τριβή;

1ο πείραμα

Υλικά

• Οριζόντιο επίπεδο (θρανίο ή πάγκος εργαστηρίου)
• Δυναμόμετρο
• Ένα ξύλινο κιβώτιο με ένα γάντζο για να συνδέσουμε το δυναμόμετρο

Θεωρία - συζήτηση

• Έμμεση μέτρηση από 1ο νόμο Νευτωνα F=T
• ισορροπία

- Θα αρχίσουμε σταδιακά –αργά - να ασκούμε διαρκώς αυξανόμενη οριζόντια δύναμη στο κιβώτιο μέσω του δυναμομέτρου. Θα συνεχίσουμε αυξάνοντας τη δύναμη μέχρι να «ξεκολλήσει» το σώμα και θα προσαρμόσουμε τη δύναμη στη συνέχεια, ώστε το σώμα, ίσα - ίσα να ολισθαίνει με σταθερή ταχύτητα. Συμπληρώνουμε τον πίνακα τιμών κάθε 1s:

-Από κοινού τα μέλη της ομάδας, φτιάχνουν το διάγραμμα Τριβής σε σχέση με το χρόνο.-Συζητούν τις παρατηρήσεις τους.

Οι δυνάμεις τριβής είναι ηλεκτρομαγνητικής φύσης

Watch

Φωτογραφία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου λεπίδας μαχαιριού

Συζήτηση Αποτελεσμάτων – Συμπεράσματα

• στατική τριβή, 0 ≤ Τστατική ≤ Τορ

• οριακή τριβή

• τριβή ολίσθησης
• κατανοούν την κατεύθυνση της στατικής τριβής και της τριβής ολίσθησης
• εξηγούν γιατί είναι πιο εύκολο να ολισθαίνουμε ένα σώμα παρά να το αναγκάσουμε να αρχίσει την ολίσθηση.

2η ώρα

Αναγνωρίζω τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η τριβή

Διδακτικοί στόχοι:

• Να αναγνωρίζουν τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η τριβή ολίσθησης και να διατυπώνουν τον νόμο της.
• Να αναλύουν τον ρόλο του συντελεστή τριβής και την εξάρτησή του από το ζεύγος των εφαπτόμενων επιφανειών.

Διερευνητικό Ερώτημα:

• Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η οριακή τριβή και η τριβή ολίσθησης;

Οι μαθητές συζητούν και καταγράφουν τις απόψεις τους.

2ο πείραμα

• Οριζόντιο επίπεδο (θρανίο ή πάγκος εργαστηρίου)
• Δυναμόμετρο
• Ένα ξύλινο κιβώτιο με ένα γάντζο για να συνδέσουμε το δυναμόμετρο
• Ξύλινο κιβώτιο με κολλημένο στη μια πλευρά του γυαλόχαρτο.
• 2-3 μεταλλικές πλάκες που θα τις τοποθετούμε πάνω στο ξύλινο κιβώτιο για να αυξήσουμε την μάζα του κιβωτίου

Υλικά

Θεωρία - συζήτηση

• Έμμεση μέτρηση από 1ο νόμο Νευτωνα F=T
• ομαλή κίνηση

Ερώτημα 1: Εξαρτάται η οριακή τριβή και η τριβή ολίσθησης από το εμβαδόν της επιφάνειας επαφής κιβωτίου – δαπέδου;

Οι μαθητές προτείνουν ένα τρόπο για να διαπιστώσουν την εξάρτηση ή μη της τριβής από το εμβαδό της επιφάνειας επαφής και τον εφαρμόζουν για να μετρήσουν την οριακή και την τριβή ολίσθησης. Καταγράφουν τα συμπεράσματά τους.

Ερώτημα 2: Εξαρτάται άραγε η οριακή τριβή και η τριβή ολίσθησης από το αν οι επιφάνειες κιβωτίου δαπέδου είναι τραχιές ή λείες;

Οι μαθητές γυρίζουν το κιβώτιο, ώστε να εφάπτεται με το δάπεδο με την επιφάνειά του από γυαλόχαρτο και επαναλαμβάνουν το πείραμα.Καταγράφουν τα συμπεράσματά τους.

Οι μαθητές:-Μετρούν το βάρος του κιβωτίου w, και επομένως βρίσκουν και τη δύναμη Ν.- Στερεώνουν διαδοχικά βαράκια πάνω στο κιβώτιο, βρίσκουν τα νέα βάρη w του κιβωτίου με τα βαράκια και επαναλαμβάνουν τη μέτρηση της οριζόντιας F (και άρα την τριβή ολίσθησης) που απαιτείται για να κινείται ίσα-ίσα το κιβώτιο με σταθερή ταχύτητα. - Φτιάχνουν το διάγραμμα, Τριβής ολίσθησης Τ σε σχέση με την κάθετη αντίδραση Ν.

Ερώτημα 3: Εξαρτάται η τριβή ολίσθησης από την κάθετη αντίδραση του δαπέδου, τη Ν;

Πίνακας Τιμών.

Γραφική

Υπολογίζουν την κλίση της γραφικής.Κατανοούν τη φυσική σημασία της κλίσης. Συζητούν για τα σφάλματα στις μετρήσεις που πήραν.

Γραφική

Υπολογίζουν την κλίση της γραφικής.Κατανοούν τη φυσική σημασία της κλίσης. Συζητούν για τα σφάλματα στις μετρήσεις που πήραν.

Συζήτηση Αποτελεσμάτων – Συμπεράσματα

• Η τριβή ανεξάρτητη από το εμβαδόν της επιφάνειας επαφής κιβωτίου – δαπέδου

• Εξάρτιση της τριβής από τη φύση των επιφανειών- συντελεστής τριβής ολίσθησης μ

• Τ= μ· Ν

Ευχαριστούμε!

Ζώη Αργυρώ - Βαβαδάκη Κατερίνα- Αναστασάκη Τόνια

Πηγές : 1. Κόκκοτας, Π., Βλάχος, Ι. Α., Γραμματικάκης, Ι. Γ., Α., Κ. Β., Περιστερόπουλος, Π. Ε., & Τιμόθεου, Γ. Β. (2016). Φυσική Γενικής Παιδείας Α΄Λυκείου. Αθήνα: Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων "Διόφαντος".2. 1ο ΕΚΦΕ Δ Αθήνας