Имеются два бруска − деревянный и металлический − одинаковых размеров. С помощью динамометра измерьте силу трения скольжения каждого бруска о стол при равномерном движении и силу трения покоя. Сравните полученные результаты и сделайте вывод.
Ход работы.
Чтобы измерить силу трения, воспользуемся пружинным динамометром.
1. Вычислим цену деления шкалы динамометра.
2. Измерим вес двух брусков при помощи динамометра. Результат измерения веса запишем в таблицу.
3. Измерим силу трения покоя деревянного бруска по столу. Для этого положим брусок на стол, к бруску прицепим динамометр и приведем брусок в движение. Запишем показания динамометра , соответствующее началу движения бруска.
4. Аналогично измерим силу трения покоя металлического бруска.
5. . Измерим силу трения скольжения деревянного бруска по столу. Для этого будем равномерно двигать брусок по поверхности, с помощью динамометра определим силу трения скольжения. Запишем показания динамометра в таблицу.
6. Аналогично измерим силу трения скольжения металлического бруска.
Результаты измерений показали, что:
а) вес тела больше чем сила трения покоя;
б) сила трения покоя больше чем сила трения скольжения;
в) сила трения покоя и скольжения металлического бруска больше деревянного, так как сила трения зависит от шероховатости поверхностей соприкасающихся тел, веса тел (его плотности).
| Металлический брусок | Деревянный брусок | |
|---|---|---|
| Вес тела Р, Н | 27 | 7 |
| Сила трения покоя$F_{пок}$, Н | 15 | 3 |
| Сила трения скольжения $F_{ск}$, Н | 7,5 | 1,5 |
Вывод. Мы выяснили, что сила трения зависит от веса скользящего тела и от поверхности движения, и сравнили её с силой трения покоя.
Для решения задачи потребуется разобраться с понятиями силы трения, её видами, зависимостью силы трения от различных факторов, а также с методикой проведения эксперимента.
1. Сила трения.
Сила трения − это сила, возникающая при движении или попытке движения одного тела относительно другого, соприкасающихся поверхностей. Направление силы трения всегда противоположно направлению движения или предполагаемого движения.
2. Виды силы трения.
В данной задаче упоминаются два вида силы трения:
Сила трения покоя: Эта сила возникает, когда одно тело пытаются сдвинуть с места, но оно пока остаётся неподвижным относительно другого тела. Сила трения покоя увеличивается по мере увеличения прикладываемой силы до определённого предела. Максимальное значение силы трения покоя достигается перед началом движения тела.
Сила трения скольжения: Эта сила возникает, когда одно тело движется по поверхности другого тела. Она имеет постоянную величину и не зависит от скорости движения при постоянных условиях.
3. Формула силы трения.
Сила трения вычисляется по формуле:
$$
F_{\text{тр}} = \mu \cdot N,
$$
где:
− $ F_{\text{тр}} $ — сила трения (покоя или скольжения),
− $ \mu $ — коэффициент трения, зависящий от свойств поверхности (в задаче он различен для дерева и металла),
− $ N $ — сила нормальной реакции опоры, равная весу тела при горизонтальной поверхности (в данном случае это $ N = mg $, где $ m $ — масса тела, а $ g $ — ускорение свободного падения, равное $ 9,8 \, \text{м/с}^2 $).
4. Зависимость силы трения от факторов.
Сила трения покоя:
Сила трения скольжения:
5. Коэффициент трения.
Коэффициент трения ($ \mu $) зависит от материала и состояния поверхностей. В задаче для деревянного и металлического брусков значения коэффициента трения будут разными, поскольку материалы и их взаимодействие с поверхностью стола отличаются.
6. Экспериментальная методика.
Для выполнения задачи необходимо провести измерения с помощью динамометра. Рассмотрим, как измерить силу трения покоя и силу трения скольжения.
Измерение силы трения покоя:
Измерение силы трения скольжения:
7. Сравнение результатов.
После проведения эксперимента результаты следует проанализировать:
− Сравните силы трения покоя для деревянного и металлического бруска. Скорее всего, они будут различаться из−за разных коэффициентов трения между поверхностями.
− Сравните силы трения скольжения для обоих брусков. Как правило, металл будет иметь больший коэффициент трения, чем дерево, но это также зависит от состояния поверхности.
− Сравните силу трения покоя и силу трения скольжения для каждого бруска. Обычно сила трения покоя немного больше силы трения скольжения.
8. Вывод.
На основе полученных данных сделайте вывод о зависимости силы трения от материалов и вида трения. Укажите, какой из брусков имеет больший коэффициент трения и как это влияет на движение.
Пожауйста, оцените решение
