Задача 2. Давление воздуха перед соплом р1, температура t1. Истечение воздуха
происходит в среду с атмосферным давлением р2 = 0,1 МПа. Определить скорость
истечения из цилиндрического или суживающегося сопла и скорость в горловом
(узком) сечении сопла Лаваля. Какой будет скорость истечения из сопла Лаваля?
Определить расход воздуха из этих сопел, если диаметры выходных отверстий
цилиндрического или суживающегося сопла и диаметр горлового сечения сопла
Лаваля одинаковы и равны d (табл. 9.4).
Таблица 9.4
Исходные данные
Вариант 0
р1, МПа 0,9
t1, °C 25
d, мм 10

Роль силы трения:

В технике и в повседневной жизни силы трения играют огромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, а в других  - вред. Сила трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные в узлы и т.д.  При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать станок, сколотить ящик.

Вывод :

Мы выяснили, что человек издавна использует знания о явлении трения, полученные опытным путём.  Теперь мы точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на неё. Теперь мы сможем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строением вещества, силой взаимодействия между молекулами.  

     Провели серию экспериментов, подтвердив все утверждения, высказанные нами. Но, наверное, самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим, а потом делиться  с другими. В дальнейшем мы хотели бы продолжить исследования по этой теме и расширить свои знания в области уменьшения сил трения в природе и технике.Трение – явление, сопровождающее нас с детства, буквально на каждом шагу, а потому ставшее таким привычным и незаметным.

Изучили пословицы,  поговорки, сказки, в которых проявляется сила трения покоя, качения, скольжения:

- не будет снега, не будет и следа.

- Тяжело против воды плыть.

- Терпенье и труд всё перетрут.

- От того и телега запела, что давно дёгтя не ела.

          Сказки : «Колобок» – трение качения  («Колобок полежал,  полежал,  взял да   и покатился – с окна на лавку, с лавки на пол, по полу к двери, прыг через порог – да в сени и покатился…»);

«Курочка Ряба» – трение качения («Мышка бежала, хвостиком  вильнула, яичко покатилось,

 упало и разбилось);

«Репка» – трение покоя;     – «Медвежья горка» – трение скольжения и другие.

Возьмём монету и потрём её о шероховатую поверхность. Мы отчётливо ощутим сопротивление – это и есть сила трения. Если тереть быстрее, монета начнёт нагреваться, напомнив нам о том, что при трении выделяется теплота – факт, известный ещё  человеку каменного века, ведь именно таким люди впервые научились  добывать огонь.

Трение даёт нам возможность ходить, сидеть, работать без опасения, что книги и тетради упадут со стола, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а ручка выскользнет из пальцев.

  Трение устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что столы и стулья остаются там, где их поставили. Маленькое трение на льду может быть успешно использовано технически. Свидетельство этому 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.

Трение – не только тормоз для движения. Это и ещё и главная причина изнашивания технических устройств, проблема, с которой человек столкнулся также на самой заре цивилизации.

И в наше время борьба с изнашиванием технических устройств – важнейшая инженерная проблема, успешное решение которой позволило бы сэкономить десятки миллионов тонн стали, цветных металлов, резко сократить выпуск многих машин, запасных частей к ним.

             Виды сил трения: трение покоя, скольжения, качения.

 Трение покоя:

    Для того, чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент.

    Положим брусок на наклонную доску. При не слишком большом угле наклона доски брусок может остаться на месте. Что удерживает этот брусок от соскальзывания вниз?

 Конечно же,   трение покоя.

Трение скольжения: Из-за чего останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет своё движение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольжения, направленного всегда в сторону, противоположную направлению движения тела.

Трение качения: Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, подобно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потому перед ним всё время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обусловлено трение качения.

Причины силы трения:

Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле всегда имеют микроскопические неровности (выступы, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неровности зацепляются друг за друга и тем мешают движению;Межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между     молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное притяжение проявляется в тех случаях, когда поверхности соприкасающихся тел хорошо отполированы.

И мешать движению будет не что иное, как работа силы трения, которую изучают в курсе физики седьмого класса.

С трением мы сталкиваемся на каждом шагу. В прямом смысле этого слова. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу ступить не можем, так как именно силы трения удерживают наши ноги на поверхности.

Любой из нас знает, что такое ходить по очень скользкой поверхности – по льду, если этот процесс вообще можно назвать ходьбой. То есть, мы сразу видим очевидные плюсы силы трения. Однако, прежде чем говорить о пользе или вреде сил трения, рассмотрим для, начала, что такое сила трения в физике.

Сила трения в физике и ее виды

Взаимодействие, которое возникает в месте соприкосновения двух тел и препятствует их относительному движению, называют трением. А силу, которая характеризует это взаимодействие, называют силой трения.

Различают три вида трения: трение скольжения, трение покоя и трение качения. Трение покоя

В нашем случае, когда мы пытались сдвинуть шкаф с места, мы пыхтели, толкали, краснели, но не сдвинули шкаф ни на дюйм. Что удерживает шкаф на месте? Сила трения покоя. Теперь другой пример: если мы положим руку на тетрадь и будем двигать ее по столу, то тетрадь будет двигаться вместе с нашей рукой, удерживаемая все той же силой трения покоя.

Трение покоя удерживает вбитые в стену гвозди, мешает самопроизвольно развязываться шнуркам, а также держит на месте наш шкаф, чтобы мы, случайно опершись на него плечом, не задавили любимого кота, который вдруг улегся подремать в тишине и покое между шкафом и стеной.

Трение скольжения

Вернемся к нашему пресловутому шкафу. Мы, наконец, сообразили, что сдвинуть его в одиночку нам не удастся и позвали на соседа. В конце концов, исцарапав весь пол, вспотев, напугав кота, но, так и не выгрузив вещи из шкафа, мы передвинули его в другой угол.

Что мы обнаружили, кроме клубов пыли и не обклеенного обоями куска стены? Что, когда мы приложили силу, превышающую силу трения покоя, шкаф не просто сдвинулся с места, но и (с нашей естественно) продолжил двигаться дальше, до нужного нам места. И усилия, которые приходилось затрачивать на его передвижение, были примерно одинаковы на всем протяжении пути.

В данном случае нам мешала сила трения скольжения. Сила трения скольжения, как и сила трения покоя, направлена в сторону, противоположную приложенному воздействию.