Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59131Задание №17ФИПИ

Работа и мощностьПрактические работы

Используя брусок с крючком, динамометр № 2, грузы № 1 и № 2, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы трения скольжения между бруском с двумя грузами
и поверхностью рейки при перемещении бруска на расстояние 16 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 измерить работу силы трения скольжения. Работа силы при равномерном движении тела по горизонтальной поверхности рассчитывается как произведение модуля этой силы на пройденное расстояние.

1) Рисунок экспериментальной установки.
На рисунке следует изобразить горизонтальную направляющую рейку (поверхность Б), на которой расположен брусок с двумя грузами сверху. К крючку бруска прицеплен динамометр. Динамометр расположен горизонтально. Стрелкой нужно показать направление движения (брусок тянут за динамометр равномерно вдоль рейки). Сила упругости пружины динамометра при равномерном движении по модулю равна силе трения скольжения: $F_{тр} = F_{упр}$ .

2) Формула для расчёта работы силы трения скольжения:
$A = F_{тр} \cdot S$ ,
где $A$ — работа силы трения, $F_{тр}$ — модуль силы трения скольжения, $S$ — пройденное расстояние (модуль перемещения).

3) Результаты измерений с учётом погрешностей:
Примечание: Значение силы трения зависит от конкретного набора оборудования (массы бруска и грузов, коэффициента трения поверхности Б). Ниже приведены типовые значения для стандартного лабораторного набора.
Пройденное расстояние (перевод в метры): $S = 16 \text{ см} = 0,16 \text{ м}$ .
С учётом погрешности: $S = (16,0 \pm 0,2) \text{ см}$ .
Измеренное значение силы трения (пример для бруска с двумя грузами):
$F_{тр} = (0,8 \pm 0,1) \text{ Н}$ .
(Внимание: на реальном экзамене нужно записать то число, которое покажет ваш динамометр).

4) Значение работы силы трения скольжения:
Подставим измеренные средние значения в формулу:
$A = 0,8 \text{ Н} \cdot 0,16 \text{ м} = 0,128 \text{ Дж}$ .
Округлим результат до сотых в соответствии с точностью измерений:
$A \approx 0,13 \text{ Дж}$ .

Ответ: 1) Рисунок установки; 2) $A = F_{тр} \cdot S$ ; 3) $S = (16,0 \pm 0,2) \text{ см}$ , $F_{тр} = (0,8 \pm 0,1) \text{ Н}$ ; 4) $A = 0,13 \text{ Дж}$ .

Источник: ФИПИ