Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для выполнения данной лабораторной работы 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, на которой расположен брусок с двумя грузами сверху. К крючку бруска прицеплен динамометр. Динамометр расположен горизонтально. Стрелкой необходимо указать направление движения (брусок нужно тянуть равномерно).
Описание схемы: Брусок с грузами № 1 и № 2 находится на поверхности А. Динамометр тянет брусок вдоль рейки. При равномерном движении 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 на расстояние $S$ определяется формулой:
$A = F_{тр} \cdot S$,
где $F_{тр}$ — модуль силы трения скольжения (равный показанию динамометра при равномерном движении), $S$ — пройденный путь (модуль перемещения).

3) Результаты измерений с учётом погрешностей
Примечание: значения силы зависят от конкретного оборудования (массы бруска и грузов), приведём типичные значения для стандартного набора ОГЭ.
Переведём расстояние в СИ: $15 \text{ см} = 0,15 \text{ м}$. Погрешность расстояния: $0,2 \text{ см} = 0,002 \text{ м}$.
Пусть при равномерном перемещении бруска с двумя грузами динамометр показал силу $0,60 \text{ Н}$.
Запишем результаты с учётом погрешностей, указанных в условии:
$S = (15,0 \pm 0,2) \text{ см} = (0,150 \pm 0,002) \text{ м}$
$F_{тр} = (0,60 \pm 0,02) \text{ Н}$

4) Расчёт значения работы силы трения
Подставим измеренные средние значения в формулу:
$A = 0,6 \text{ Н} \cdot 0,15 \text{ м} = 0,09 \text{ Дж}$

Ответ: 1) Рисунок установки; 2) $A = F_{тр} \cdot S$; 3) $S = (15,0 \pm 0,2) \text{ см}$, $F_{тр} = (0,60 \pm 0,02) \text{ Н}$; 4) $A = 0,09 \text{ Дж}$.

Источник: ФИПИ