Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59199Задание №17ФИПИ

Сила тренияПрактические работы

Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр № 1 с пределом измерения, равным 1 Н, для измерения силы трения и динамометр № 2
с пределом измерения, равным 5 Н, для измерения силы нормального давления, набор из трёх грузов, направляющую рейку А, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью горизонтальной рейки от силы нормального давления. Определите силу трения скольжения, помещая на каретку поочерёдно один, два и три груза. Для определения веса каретки
с грузом(-ами) воспользуйтесь динамометром. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра № 1 принять равной ±0,02 Н,
а динамометра № 2 принять равной ±0,1 Н.

В бланке ответов:

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

2)укажите результаты измерений веса каретки с грузом(-ами) и силы трения скольжения с учётом погрешности измерения для трёх случаев в виде таблицы (или графика);

3)сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки от силы нормального давления.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Данная задача является экспериментальной. Поскольку у нас нет возможности провести реальный опыт, мы опишем алгоритм действий и представим примерные результаты, которые обычно получаются в ходе такой лабораторной работы (коэффициент трения дерева по дереву или пластику обычно составляет около $0,2$ ).

1) Рисунок экспериментальной установки
Для измерения силы трения скольжения каретку с грузами необходимо равномерно тянуть вдоль горизонтальной рейки с помощью динамометра № 1. При равномерном движении сила упругости пружины динамометра по модулю равна силе трения скольжения ( $F_{тр} = F_{упр}$ ).
На рисунке следует изобразить горизонтальную поверхность (рейку), на которой стоит брусок (каретка) с грузами. К крючку бруска прикреплён горизонтально расположенный динамометр, который тянут за кольцо вправо.

2) Результаты измерений
Сила нормального давления $N$ в данном опыте численно равна весу каретки с грузами ( $P$ ), так как поверхность горизонтальна. Вес измеряется динамометром № 2 при вертикальном подвешивании каретки с грузами. Погрешность для веса $\Delta P = 0,1$ Н, для силы трения $\Delta F_{тр} = 0,02$ Н.
Представим примерные данные в таблице:

№ опыта	Сила нормального давления (вес) $P \pm 0,1$ , Н	Сила трения скольжения $F_{тр} \pm 0,02$ , Н
1 (каретка + 1 груз)	$1,5 \pm 0,1$	$0,30 \pm 0,02$
2 (каретка + 2 груза)	$2,5 \pm 0,1$	$0,50 \pm 0,02$
3 (каретка + 3 груза)	$3,5 \pm 0,1$	$0,70 \pm 0,02$

3) Вывод
На основании полученных данных (при увеличении веса каретки в несколько раз сила трения увеличивается во столько же раз) можно сделать следующий вывод: сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления (весу тела), действующей на поверхность.

Ответ: 1) Рисунок (брусок на рейке, динамометр тянет его горизонтально); 2) Таблица с результатами (с учётом погрешностей); 3) Вывод: сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления.

Источник: ФИПИ