Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59233Задание №17ФИПИ

Практические работы

Используя брусок с крючком, динамометр № 1, 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 20 см. Используйте поверхность рейки, обозначенную А. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,02 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.

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. Для измерения силы трения скольжения необходимо тянуть брусок с помощью динамометра равномерно (с постоянной скоростью). В этом случае, согласно первому закону Ньютона, сила упругости пружины динамометра по модулю будет равна силе трения скольжения: $F_{тр} = F_{упр}$ .

2) Формула для расчёта работы силы трения скольжения.
Работа силы трения скольжения при движении тела по горизонтальной поверхности рассчитывается по формуле:
$A = F_{тр} \cdot S$ ,
где $F_{тр}$ — модуль силы трения скольжения (равный показанию динамометра при равномерном движении), $S$ — модуль перемещения бруска.

3) Результаты измерений.
Примечание: Значение силы трения зависит от конкретного набора оборудования (массы бруска и грузов, коэффициента трения поверхности А). Для примера возьмём типовые значения для стандартного школьного набора.
Перемещение по условию: $S = 20$ см $= 0,20$ м.
С учётом погрешности ( $\pm 0,2$ см $= \pm 0,002$ м):
$S = (0,200 \pm 0,002)$ м.
Допустим, при равномерном перемещении бруска с двумя грузами динамометр показал $0,60$ Н. С учётом погрешности ( $\pm 0,02$ Н):
$F_{тр} = (0,60 \pm 0,02)$ Н.

4) Расчёт значения работы силы трения.
Подставим измеренные средние значения в формулу:
$A = 0,60 \text{ Н} \cdot 0,20 \text{ м} = 0,12 \text{ Дж}$ .

Ответ: 1) Рисунок (брусок с двумя грузами на рейке, тянущийся динамометром); 2) $A = F_{тр} \cdot S$ ; 3) $S = (0,200 \pm 0,002)$ м, $F_{тр} = (0,60 \pm 0,02)$ Н (значение силы зависит от опыта); 4) $A = 0,12$ Дж.

Источник: ФИПИ