Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59073Задание №17ФИПИ

Сила тренияПрактические работы

Используя брусок с крючком, динамометр № 2, грузы № 1 и № 2, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между бруском с двумя грузами и поверхностью рейки. Используйте поверхность рейки, обозначенную Б. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 H.

В бланке ответов № 2:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав способ измерения силы трения скольжения;

2) запишите формулу для расчёта коэффициента трения скольжения;

3) укажите результаты измерения веса бруска с грузами и силы трения скольжения при движении бруска с грузами по поверхности рейки
с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите значение коэффициента трения скольжения.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для выполнения данной лабораторной работы необходимо собрать установку, состоящую из горизонтальной направляющей рейки, бруска с двумя грузами и динамометра. Основная идея заключается в том, что при равномерном движении бруска сила тяги, которую мы измеряем динамометром, по модулю равна силе трения скольжения.

1) Рисунок экспериментальной установки:
На рисунке следует изобразить горизонтальную поверхность (рейку), на которой стоит брусок с двумя грузами сверху. К крючку бруска прикреплён динамометр, расположенный горизонтально. На брусок действуют: сила тяжести $m\vec{g}$ и сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$ (вертикально), сила трения скольжения $\vec{F}_{тр}$ (направлена против движения) и сила тяги $\vec{F}_{тяг}$ (направлена в сторону движения). При равномерном движении $F_{тяг} = F_{тр}$ .

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

3) Результаты измерений (типовые значения для стандартного оборудования):
Примечание: Точные значения зависят от конкретного набора оборудования (массы бруска и грузов). Ниже приведены примерные значения, которые обычно получаются в ходе опыта.
Вес бруска с двумя грузами (измеряется динамометром при вертикальном подвешивании):
$P = (3,0 \pm 0,1) \text{ Н}$
Сила трения скольжения (измеряется при равномерном горизонтальном перемещении бруска):
$F_{тр} = (0,6 \pm 0,1) \text{ Н}$

4) Расчёт значения коэффициента трения скольжения:
Подставим средние значения в формулу:
$\mu = \frac{0,6 \text{ Н}}{3,0 \text{ Н}} = 0,2$
Коэффициент трения — величина безразмерная.

Ответ: 1) рисунок; 2) $\mu = \frac{F_{тр}}{P}$ ; 3) $P = (3,0 \pm 0,1) \text{ Н}$ , $F_{тр} = (0,6 \pm 0,1) \text{ Н}$ ; 4) $\mu = 0,2$ .

Источник: ФИПИ