Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для проведения исследования зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления необходимо понимать физическую суть процесса. Сила трения скольжения $F_{тр}$ прямо пропорциональна силе нормального давления $N$ (которая в случае горизонтальной поверхности равна весу тела $P$): $F_{тр} = \mu N$. Чтобы исследовать эту зависимость, нам нужно измерять силу трения при различных значениях веса каретки.

1) Дополнительное оборудование:
Для измерения силы трения нам понадобится прибор для измерения силы, а для изменения силы нормального давления — грузы, которые мы будем помещать на каретку.

• Динамометр (с пределом измерения до $4-5 \text{ Н}$).
• Набор грузов (массой по $100 \text{ г}$ каждый).

2) Алгоритм проведения исследования:
Для получения достоверных результатов необходимо провести серию опытов, последовательно увеличивая массу каретки.

1. С помощью динамометра определите вес каретки $P_1$ (в покое) и примите его равным начальной силе нормального давления $N_1$.
2. Положите каретку на горизонтальную поверхность стола. Прикрепите к ней динамометр.
3. Равномерно тяните каретку вдоль поверхности стола с помощью динамометра. Запишите показание динамометра при установившемся движении — это и будет сила трения скольжения $F_{тр1}$.
4. Положите на каретку один груз. Измерьте общий вес каретки с грузом $N_2 = P_2$. Повторите опыт по измерению силы трения скольжения $F_{тр2}$, перемещая каретку равномерно.
5. Последовательно добавляйте на каретку второй и третий грузы, каждый раз измеряя соответствующую силу нормального давления $N_i$ и соответствующую ей силу трения скольжения $F_{трi}$.
6. На основании полученных данных (значений $N$ и $F_{тр}$) сформулируйте вывод о характере зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления (например, построив график или проанализировав отношение $\frac{F_{тр}}{N}$).

Ответ: 1) Динамометр и набор грузов. 2) Алгоритм: измерить вес каретки; измерить силу трения при равномерном движении каретки по столу; повторить измерения, последовательно увеличивая количество грузов на каретке; сравнить полученные значения силы трения и силы нормального давления.

Источник: ФИПИ