Лабораторная работа "Изучение силы трения (скольжения)

ГПОУ ТО «НТК»

Лабораторная работа:

«Исследование движения тела под действием постоянной силы»

Преподаватель: Бондарчук Т.В.

Лабораторная работа №2

Тема: Изучение особенностей силы трения (скольжения)

Цель: измерить коэффициент трения скольжения дерева по дереву; убедиться, что коэффициент трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.

Оборудование: деревянный брусок, деревянная линейка, набор грузов массами по 100г, динамометр.

Теоретические сведения:

При любом движении тело всегда контактирует с окружающей средой. При этом контакте обязательно возникают силы, замедляющие движение тела, - эти силы называют силами трения.

Сила трения – это сила, возникающая при движении или попытке движения одного тела по поверхности другого или при движении тела внутри жидкой или газообразной среды.

Сила трения всегда направлена вдоль поверхности соприкасающихся тел противоположно скорости их относительного смещения.

Трение между поверхностью твердого тела и жидкой или газообразной средой, в которой движется данное тело, называют сопротивлением среды или жидким (вязким) трением.

Сухим трением называют трение между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел. Различают три вида сухого трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения.

В данной лабораторной работе мы изучаем силу трения скольжения, которая возникает в случае, когда внешняя сила, действующая на тело, становится равной максимальной силе трения покоя и тело начинает скользить.

Сила трения скольжения   - это сила, возникающая при относительном движении (скольжении) одного тела по поверхности другого.

Экспериментально установлено, сила трения скольжения зависит от свойств соприкасающихся поверхностей тел и прямо пропорциональна силе реакции опоры  . Зависимость записывается в виде:

,

где   - коэффициент трения скольжения, зависит от материалов, из которых изготовлены соприкасающиеся тела и качества обработки их поверхности. Коэффициент трения скольжения зависит от относительной скорости движения соприкасающихся поверхностей. При решении задач при малых скоростях эта зависимость незначительна.

Подготовка к эксперименту

1. Ознакомьтесь с устройством и принципом действия динамометра.

2. Определите цену деления и пределы измерения шкалы динамометра.

Эксперимент

Рис. 4 Схема эксперимента.

1. Измерьте вес бруска, подвесив его к крючку динамометра (рис.3). Вес бруска по модулю равен силе реакции опоры. (

2. Положите брусок широкой гранью на горизонтально расположенную линейку (рис.4). С помощью динамометра равномерно перемещайте брусок. По показаниям динамометра определите силу трения скольжения:  .

3. Повторите эксперимент еще 3 раза, поочередно положив на брусок один груз, потом два груза. Для каждого опыта вычислите силу реакции опоры

4. Положив брусок на узкую грань, повторите опыты.

5. Результаты измерений заносите в таблицу.

Таблица

Обработка результатов эксперимента

1. Выполните следующие действия для того, чтобы найти среднее значение коэффициента трения скольжения  для широкой грани бруска:

А) По результатам опытов постройте график зависимости силы трения скольжения от силы реакции опоры  (Внимание: если тело не давит на опору  , то график проходит через точку (0;0); график необходимо проводить так, чтобы многие точки легли на прямую и по разные стороны от прямой оказалось примерно одинаковое количество точек).

Б) Выбрав на графике произвольную точку и определив соответствующие ей силы трения скольжения и реакции опоры рассчитайте среднее значение коэффициента трения скольжения   по формуле:

.

1. Аналогично вычислите среднее значение коэффициента трения скольжения  для узкой грани бруска.

2. Сравните полученные результаты, запишите предварительные выводы.

3. Вычислите среднее арифметическое значение коэффициента трения скольжения по формуле:

.

1. Оцените абсолютную и относительную погрешности измерения коэффициента трения скольжения для узкой и широкой граней бруска:

А) Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения силы упругости и силы реакции опоры:

; ; 

Б) Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения коэффициента трения скольжения:

; .

1. Округлите результаты, запишите результаты измерения коэффициента трения скольжения для поверхности соприкосновения дерево – дерево в виде:

.

Анализ эксперимента и его результатов.

Проанализируйте эксперимент и его результаты. Сделайте вывод, в котором укажите, какую величину вы измерили, каков результат измерения, в чем причина погрешности, зависит ли измеренная величина от площади поверхности бруска.

Приложение 1.

1. Как может двигаться брусок, если все действующие на него силы уравновешивают друг друга?

1. Двое учащихся (первоклассник и десятиклассник) перетягивают канат. Первоклассник может тянуть канат с силой не более 50 Н, а десятиклассник – с силой 120 Н. С какой силой они натянут канат, стоя на месте?

1. Установите соответствие. К каждой строке, отмеченной буквой, подберите утверждение, обозначенное цифрой. Заполните таблицу.

Ответ: