Лабораторная работа «Измерение коэффициента трения скольжения» Цель: измерить коэффициент трения скольжения дерева по различным материалам.
Ответь
Сверь числа и знаки с фото.
Лабораторная работа «Измерение коэффициента трения скольжения» Цель: измерить коэффициент трения скольжения дерева по различным материалам. Оборудование: деревянный брусок, поверхности из разных материалов (дерево, пластик, резина), динамометр, набор из 3 грузов.
Ход работы
Таблица: Количество грузов | Вес тела P, Н | дерево о дерево F_тр1, Н | дерево о резину F_тр2, Н | дерево о пластик F_тр3, Н; строки 1, 2, 3.
Найдите вес деревянного бруска и вес одного груза \(P_{\text{бруска}} = \underline{\phantom{000}}\) Н, \(P_{\text{груза}} = \underline{\phantom{000}}\) Н. Заполните второй столбец таблицы: вес тела состоит из веса бруска и веса грузов, которые в него помещают.
Равномерно протяните брусок с грузом (с одним, двумя и тремя грузами) и измерьте силу трения и занесите показания в таблицу.
Повторите пункт 2 с другими поверхностями (дерево или резина).
Для нахождения μ постройте графики зависимости силы трения \(F_{\text{тр}}\) (Н) от веса тела \(P\) (Н) для разных поверхностей (должно получиться 3 прямые).
Выберите точку А на первом графике так, чтобы она не совпадала с точками построения графика, и определите значение μ1 (для скольжения дерева по дереву): \[\mu_1 = \frac{F_{\text{трА}}}{P_A} = \underline{\phantom{000}}\]
Выберите точку В на втором графике так, чтобы она не совпадала с точками построения графика, и определите значение μ2 (для скольжения дерева по резине или пластику): \[\mu_2 = \frac{F_{\text{трВ}}}{P_B} = \underline{\phantom{000}}\]
Контрольные вопросы:
- Что показывает коэффициент трения скольжения?
- Почему коэффициент трения скольжения не имеет единицы измерения?
- От чего зависит коэффициент трения скольжения?
Кратко — ответы на контрольные вопросы
- Коэффициент трения скольжения показывает, какую долю от силы нормального давления \(N\) (при горизонтальной поверхности — от веса \(P\)) составляет сила трения скольжения: \(F_{\text{тр}} = \mu N\). То есть это сила трения, приходящаяся на 1 Н веса.
- \(\mu\) — это отношение двух сил: \(\mu = \dfrac{F_{\text{тр}}}{N}\). Единицы сокращаются (Н/Н), поэтому коэффициент безразмерный.
- Зависит от материалов пары (дерево–дерево, дерево–резина, дерево–пластик), шероховатости и обработки поверхностей, смазки, загрязнений, влажности. В школьной модели не зависит от площади соприкосновения и от веса тела — именно поэтому график \(F_{\text{тр}}(P)\) получается прямой, выходящей из начала координат.
Как получить μ в этой работе
- Динамометром измерьте вес бруска \(P_{\text{бр}}\) и вес одного груза \(P_{\text{гр}}\) (это и есть показания в ньютонах; масса тут не нужна).
- Вес тела в каждой строке: \(P = P_{\text{бр}} + nP_{\text{гр}}\), где \(n = 1, 2, 3\) — число грузов. Это второй столбец таблицы.
- Брусок тянут равномерно, тогда сила тяги равна силе трения скольжения: \(F_{\text{тр}} = F_{\text{тяги}}\) — показание динамометра. Так заполняются три последних столбца (по одному на каждую поверхность).
- По трём точкам для каждой поверхности строится прямая в осях \(P\) (по горизонтали) — \(F_{\text{тр}}\) (по вертикали). Должно выйти 3 прямые.
- \[\mu = \frac{F_{\text{тр}}}{P}\] Это и есть наклон прямой: берём точку на самой прямой (не экспериментальную) и делим её ординату на абсциссу. Такой выбор точки «усредняет» ошибки измерений. Аналогично \(\mu_1\) и \(\mu_2\) в пунктах 5 и 6.
Проверка результата
- Для одной и той же поверхности \(\mu\), посчитанное по любой строке таблицы (и по любой точке прямой), должно получаться примерно одинаковым — это главный признак, что измерения верные.
- \(\mu\) — число без единиц; качественно \(\mu\) для дерева по резине больше, чем для дерева по дереву, а для дерева по пластику лежит между ними.
- Если точки легли не на прямую, а «облаком», проверьте: тянули ли брусок равномерно, не меняли ли поверхность, правильно ли сложили вес бруска и грузов.
