Исследование трения скольжения
Цель работы: проверить справедливость гипотезы «Сила трения скольжения практически не зависит от площади соприкосновения тел» и измерить коэффициент трения скольжения дерева по дереву.
Оборудование: деревянный брусок с одинаково обработанными гранями различной площади, деревянная доска или линейка, набор грузов по механике массой по 100 г, прозрачная линейка, динамометр.
Подготовка к работе
Прочитайте описание работы и повторите § 15, п. 1.
Содержание работы
Для проверки справедливости сформулированной гипотезы измеряют силу трения скольжения между бруском и доской (или линейкой) для случаев, когда брусок соприкасается с линейкой гранями с различной площадью, и сравнивают измеренные зна−чения с учётом погрешности измерения.
Для измерения коэффициента трения скольжения измеряют силу трения скольжения при различных значениях силы нормальной реакции (равной по модулю силе нормального давления бруска на стол). Затем строят график зависимости силы трения скольжения от силы нормальной реакции в предположении, что сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормальной реакции. По построенному графику находят коэффициент трения скольжения.
Ход работы
1. Проверьте справедливость гипотезы «Сила трения скольжения практически не зависит от площади соприкосновения тел».
• Положите брусок гранью наибольшей площади на доску (или линейку). С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно тяните брусок по доске: при этом показание динамометра равно силе трения скольжения, действующей на брусок со стороны доски. Запишите показание динамометра с указанием погрешности.
• Повторите опыт, положив брусок на доску гранью меньшей площади.
• Сравните результаты первого и второго опытов. Запишите вывод: подтвердили или опровергли результаты опыта сформулированную гипотезу (с учётом погрешности измерений)?
2. Измерение коэффициента трения скольжения.
• Измерьте динамометром вес бруска с грузом и запишите результат с указанием погрешности в таблицу. В эту же таблицу записывайте результаты всех последующих измерений с указанием погрешностей, а также результаты вычислений.
| Число грузов | Сила нормальной реакции опоры N, Н | Сила трения $F_{тр}$, Н |
|---|---|---|
• Положите брусок с одним грузом наибольшей гранью на деревянную доску. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно тяните брусок по доске. Запишите показание динамометра.
• Повторите измерения, используя два, а затем три таких же груза.
• Начертите оси координат $F_{тр}$ и N, выберите масштаб, при котором силе в 1 Н соответствует 1 см (две клетки), и отметьте полученные вами экспериментальные точки (с учётом погрешности измерения).
• Используя прозрачную линейку, постройте по отмеченным точкам график зависимости силы трения скольжения от силы нормальной реакции опоры (равной силе нормального давления) в предположении, что сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормальной реакции (поэтому график должен проходить через начало координат).
• Используя построенный график, найдите коэффициент трения скольжения дерева по дереву (без учёта погрешности).
Лабораторная работа Исследование трения скольжения.
1. Проверьте справедливость гипотезы «Сила трения скольжения практически не зависит от площади соприкосновения тел».
• Положили брусок гранью наибольшей площади на доску (или линейку). С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно тянули брусок по доске с силой:
$F_{1}$ = (2,5 ± 0,1) Н.
• Повторили опыт, положив брусок на доску гранью меньшей площади:
$F_{2}$ = (2,4 ± 0,1) Н.
• Сравнили результаты первого и второго опытов с учётом погрешности:
$F_{1}$ = $F_{2}$
Вывод: результаты опыта подтвердили гипотезу «Сила трения скольжения практически не зависит от площади соприкосновения тел».
2. Измерение коэффициента трения скольжения.
• Измерили динамометром вес бруска с грузом $P_{1}$ = (8 ± 0,1) Н
| Число грузов | Сила нормальной реакции опоры N, Н | Сила трения $F_{тр}$, Н |
|---|---|---|
| 1 | 8 ± 0,1 | 4 ± 0,1 |
| 2 | 11 ± 0,1 | 5,5 ± 0,1 |
| 3 | 14 ± 0,1 | 7 ± 0,1 |
• Положили брусок с одним грузом наибольшей гранью на деревянную доску. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно тянули брусок по доске:
$F_{тр\;1}$ = (4 ± 0,1) Н
• Положили ещё один брусок весом $P_{2}$ = (11 ± 0,1) Н и равномерно тянули по доске:
$F_{тр\;2}$ = (5,5 ± 0,1) Н
Положили третий брусок весом $P_{3}$ = (14 ± 0,1) Н и равномерно тянули по доске:
$F_{тр\;2}$ = (7 ± 0,1) Н.
• Начертили оси координат $F_{тр}$ и N масштабом, при котором силе в 1 Н соответствует 1 см, и отметили полученные экспериментальные точки:
• Построили по отмеченным точкам график зависимости силы трения скольжения от силы нормальной реакции опоры от начала координат:
• Найдём по формуле коэффицент трения скольжения дерева по дереву:
µ = $\frac{F_{тр}}{N}$ = $\frac{5\;Н}{10\;Н}$ = 0,5
