Zahřívání smykovým třením

Petr Kácovský, Matematicko-fyzikální fakulta UK

Předměty:

Příspěvek představuje jednoduché experimenty využitelné ve výuce fyziky v souvislosti s vizualizací energetických přeměn – typicky jde o přeměny mechanické či elektrické energie na energii vnitřní. Kvalitativní pojetí experimentů umožňuje jejich začlenění

Pomůcky

  • Termokamera
  • Dostatečně těžký předmět
  • Provázek

Autor

Petr Kácovský
Matematicko-fyzikální fakulta UK

Postup

K těžkému předmětu přivážeme provázek a s předmětem pak smýkáme po pevné podložce; situaci snímáme termokamerou. Za taženým předmětem zůstává tepelná stopa; typicky nejde o stejnoměrně zahřátý pruh na podložce, výrazněji se ohřívají pouze místa, kde je styk podložky a taženého předmětu „nejtěsnější“. Výsledek zachycuje obrázek výše.

Vysvětlení

Termodynamicky řečeno, mechanická energie se zde přeměňuje na energii vnitřní. Pokud půjdeme na vysvětlení mikroskopicky, můžeme říct, že tření mezi předmětem a podložkou (přesněji: práce třecích sil) vede k rozkmitávání částic na jejich styčných plochách, čímž teplota předmětu i podložky roste. Didakticky je vhodné ukázat, že se skutečně zahřála nejenom podložka (což jasně vidíme na obr výše), ale také spodní strana taženého předmětu.

Zdroje

Experiment je detailně metodologicky zpracován zde.


Pokus je součástí Sborníku konferece LabIR Edu 2023

Tento pokus je zahrnut ve sborníku příspěvků ze 2. ročníku konference LabIR Edu, která se odehrála 14. – 15. 4. 2023 ve středočeské Nesuchyni. Publikace předsttavuje celkem 24 aktivit napříč STEM předměty.