Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для выполнения данной лабораторной работы необходимо измерить две величины: силу трения скольжения и силу нормального давления (вес бруска с грузами). Коэффициент трения определяется отношением этих величин.

1) Рисунок экспериментальной установки
На горизонтальной направляющей рейке (поверхность А) располагается брусок с тремя установленными на него грузами. К крючку бруска прицеплен динамометр. Брусок необходимо тянуть с помощью динамометра равномерно и горизонтально вдоль рейки. В этом случае сила тяги, которую показывает динамометр, по модулю равна силе трения скольжения ($F_{тр} = F_{тяги}$).
(При оформлении на бланке схематично изобразите: горизонтальную линию — рейку, прямоугольник — брусок с тремя телами сверху, стрелку вправо — силу тяги $\vec{F}$, стрелку влево — силу трения $\vec{F}_{тр}$).

2) Формула для расчёта
Сила трения скольжения связана с силой нормального давления (равной весу бруска с грузами $P$) формулой:
$F_{тр} = \mu \cdot N$, где $N = P$.
Отсюда рабочая формула для коэффициента трения:
$\mu = \frac{F_{тр}}{P}$

3) Результаты измерений
Примечание: Точные значения зависят от конкретного оборудования в вашем наборе. Ниже приведены типовые значения для стандартного школьного оборудования (масса бруска ~50 г, масса одного груза ~100 г, итого ~350 г или вес $P \approx 3,5$ Н). Используем динамометр №2 для веса и №1 для силы трения (так как она меньше и требует большей точности).
Вес бруска с тремя грузами (измеряется динамометром в вертикальном положении):
$P = (3,5 \pm 0,1)$ Н
Сила трения скольжения (измеряется при равномерном движении бруска по поверхности А):
$F_{тр} = (0,70 \pm 0,02)$ Н

4) Расчёт значения коэффициента трения скольжения
Подставим средние значения в формулу:
$\mu = \frac{0,70 \text{ Н}}{3,5 \text{ Н}} = 0,2$
Коэффициент трения — величина безразмерная.

Ответ: 1) рисунок; 2) $\mu = \frac{F_{тр}}{P}$; 3) $P = (3,5 \pm 0,1)$ Н, $F_{тр} = (0,70 \pm 0,02)$ Н; 4) $\mu = 0,2$.

Источник: ФИПИ