Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59247Задание №17ФИПИ

Сила тренияПрактические работы

Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр № 2 с пределом измерения, равным 5 Н, набор из трёх грузов, направляющую рейку Б, 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 сил 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 лабораторная работа направлена на изучение зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления (которая в данном случае численно равна весу каретки с грузами).

1) Рисунок экспериментальной установки
Для измерения силы трения скольжения необходимо равномерно перемещать каретку с грузами по горизонтальной рейке. На рисунке следует изобразить горизонтальную поверхность (рейку), на которой находится брусок (каретка) с грузами. К крючку каретки прицеплен динамометр, расположенный горизонтально. Стрелкой нужно указать направление движения (например, вправо) и подписать силу тяги $F_{тяг}$ , которую показывает динамометр. При равномерном движении сила трения $F_{тр}$ равна силе тяги по модулю.

2) Результаты измерений
Для выполнения задания необходимо сначала измерить вес каретки с грузами (подвесив их на динамометр вертикально), а затем силу трения (при равномерном горизонтальном движении). Ниже приведены примерные значения, которые обычно получаются при использовании стандартного школьного оборудования (вес каретки около $0,6 \text{ Н}$ , вес одного груза $1 \text{ Н}$ ). Погрешность измерений по условию составляет $\pm 0,1 \text{ Н}$ .

Таблица результатов измерений:

Количество грузов	Вес каретки с грузами $P \pm 0,1$ , Н (сила нормального давления $N$ )	Сила трения скольжения $F_{тр} \pm 0,1$ , Н
1 груз	$1,6 \pm 0,1$	$0,3 \pm 0,1$
2 груза	$2,6 \pm 0,1$	$0,5 \pm 0,1$
3 груза	$3,6 \pm 0,1$	$0,7 \pm 0,1$

Примечание: конкретные числовые значения зависят от используемого набора и состояния поверхности рейки, но общая тенденция должна сохраняться.

3) Вывод
На основании полученных данных (при увеличении веса каретки с грузами в 1,6; 2,6 и 3,6 раза сила трения также пропорционально возрастает) можно сформулировать физический закон. Сила нормального давления $N$ в данном опыте равна весу каретки с грузами $P$ .
Вывод: Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления (весу тела). При увеличении силы нормального давления сила трения скольжения увеличивается.

Ответ: 1) Рисунок (каретка на рейке, тянущий её горизонтально динамометр); 2) Таблица с результатами измерений веса и силы трения с учётом погрешности $\pm 0,1 \text{ Н}$ ; 3) Вывод: сила трения скольжения увеличивается при увеличении силы нормального давления.

Источник: ФИПИ