Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59129Задание №17ФИПИ

Сила тренияРабота и мощностьПрактические работы

Используя брусок с крючком, динамометр № 2, грузы № 1, № 2 и № 3, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы трения скольжения между бруском с тремя грузами
и поверхностью рейки при перемещении бруска на расстояние 20 см. Используйте поверхность рейки, обозначенную Б. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±0,2 см.

В бланке ответов № 2:

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

2) запишите формулу для расчёта работы силы трения скольжения;

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

4) запишите значение работы силы трения скольжения.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для выполнения данного экспериментального задания необходимо собрать установку, состоящую из горизонтальной направляющей рейки (поверхность Б), бруска с тремя грузами и динамометра. Работа силы трения рассчитывается на основе измерения силы, необходимой для равномерного перемещения бруска, и пройденного пути.

1) Рисунок экспериментальной установки
На рисунке следует изобразить горизонтальную поверхность (рейку), на которой расположен брусок с тремя установленными на него грузами. К крючку бруска прикреплён динамометр. Динамометр должен располагаться строго горизонтально. Стрелкой нужно указать направление движения (вдоль рейки). При равномерном движении бруска сила тяги, которую показывает динамометр, по модулю равна силе трения скольжения: $F_{тр} = F_{тяги}$ .

2) Формула для расчёта работы силы трения скольжения
Работа силы трения при перемещении тела по горизонтальной поверхности рассчитывается по формуле:
$A = F_{тр} \cdot S$ ,
где $F_{тр}$ — модуль силы трения скольжения (Н), $S$ — модуль перемещения бруска (м).

3) Результаты измерений с учётом погрешностей
Примечание: Значение силы трения зависит от конкретного набора оборудования (коэффициента трения поверхности Б и массы грузов). Ниже приведены типовые значения для стандартного школьного оборудования.
Расстояние (перемещение) по условию: $S = 20$ см. Переведём в СИ: $20 \text{ см} = 0,20$ м. Погрешность перемещения $\pm 0,2$ см.
Пусть при равномерном перемещении бруска с тремя грузами динамометр показал силу $1,1$ Н. С учётом погрешности $\pm 0,1$ Н запишем результаты:
$S = (20,0 \pm 0,2) \text{ см}$
$F_{тр} = (1,1 \pm 0,1) \text{ Н}$

4) Расчёт значения работы силы трения
Подставим измеренные средние значения в формулу (переведя путь в метры):
$A = 1,1 \text{ Н} \cdot 0,2 \text{ м} = 0,22 \text{ Дж}$ .

Ответ: 1) Рисунок установки; 2) $A = F_{тр} \cdot S$ ; 3) $S = (20,0 \pm 0,2) \text{ см}$ , $F_{тр} = (1,1 \pm 0,1) \text{ Н}$ ; 4) $A = 0,22 \text{ Дж}$ .

Источник: ФИПИ