Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59166Задание №17ФИПИ

Сила тренияПрактические работы

Используя брусок с крючком, динамометр № 2, грузы № 1, № 2 и № 3, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между бруском с тремя 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 (поверхность Б), бруска с тремя установленными на него грузами и динамометра.

1) Рисунок экспериментальной установки
На рисунке следует изобразить горизонтальную поверхность рейки, на которой стоит брусок с тремя грузами. К крючку бруска прицеплен динамометр, расположенный горизонтально. Для измерения силы трения скольжения необходимо тянуть брусок с помощью динамометра равномерно (с постоянной скоростью). В этом случае сила упругости пружины динамометра по модулю равна силе трения скольжения: $F_{упр} = F_{тр}$ .

2) Формула для расчёта
Сила трения скольжения $F_{тр}$ 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 коэффициент трения скольжения вычисляется по формуле:
$\mu = \frac{F_{тр}}{P}$

3) Результаты измерений
Примечание: Значения веса и силы трения зависят от конкретных характеристик оборудования (массы бруска и грузов). Приведём типичные значения для стандартного набора ОГЭ (масса бруска $\approx 50$ г, масса одного груза $\approx 100$ г). Общая масса системы $m \approx 350$ г.
Вес бруска с тремя грузами (измеряется динамометром при вертикальном подвешивании):
$P = (3,5 \pm 0,1) \text{ Н}$
Сила трения скольжения (измеряется при равномерном горизонтальном движении бруска по поверхности Б):
$F_{тр} = (0,7 \pm 0,1) \text{ Н}$
(Внимание: значения $P$ и $F_{тр}$ в вашем эксперименте могут отличаться, запишите те, что покажет ваш прибор).

4) Значение коэффициента трения скольжения
Подставим измеренные средние значения в формулу:
$\mu = \frac{0,7 \text{ Н}}{3,5 \text{ Н}} = 0,2$
Коэффициент трения — величина безразмерная.

Ответ: 1) Рисунок (брусок с грузами, динамометр); 2) $\mu = \frac{F_{тр}}{P}$ ; 3) $P = (3,5 \pm 0,1) \text{ Н}$ , $F_{тр} = (0,7 \pm 0,1) \text{ Н}$ ; 4) $\mu = 0,2$ .

Источник: ФИПИ