Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

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