Определение коэффициента трения скольжения

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучить динамику движения тел по наклонной плоскости.
Определить коэффициент трения скольжения для различных материалов.

2. ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ. Штатив, наклонная плоскость, набор тел, рулетка.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Пусть тело находится на наклонной плоскости, составляющей угол α с горизонтом. При увеличении угла α тело начинает скользить по наклонной плоскости. Подберем такой угол α_о , при котором ускорение тела будет равно нулю, т.е. скольжение будет происходить с постоянной скоростью. Для этого случая сделаем рисунок 1, расставим на рисунке силы, действующие на тело, и запишем 2-й закон Ньютона для тела:

. (1)

Спроецируем уравнение (1) на оси x и y:

Ось x: ; (2)

Ось y: . (3)

Сила трения является силой трения скольжения и определяется по формуле:

. (4)

Подставляем (4) в (2) и переписываем систему уравнений:

Ось x: ; (5)

Ось y: . (6)

Делим правые и левые части уравнений (5) и (6) друг на друга и получаем:

. (7)

Используя уравнение (7) можно экспериментально определить коэффициент трения скольжения.

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

4.1. Установить деревянный брусок на наклонной плоскости.

4.2. Увеличивая угол наклона плоскости добиться равномерного скольжения бруска по наклонной плоскости.

4.3. С помощью рулетки измерить высоту H и длину S основания наклонной плоскости. Результаты измерений и инструментальные ошибки измерений занести в таблицу 1.

4.4. Первые три пункта задания проделать для пластмассового бруска и для стального бруска. Результаты занести в таблицу 1.

4.5. По формуле (7) рассчитать коэффициенты трения μ для трех тел и абсолютные ошибки Δμ. Результаты расчетов занести в таблицу 1.

Таблица 1

Тело	H	∆H	S	∆S	μ	Δμ
	см	см	см	см
Дерево
Пластмасса
Сталь

ВЫВОД

Указать, каким методом определялся коэффициент трения в лабораторной работе. Записать полученные значения коэффициента трения для трех тел в стандартном виде. Сравнить коэффициенты трения, сделать вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Сформулируйте 2-й закон Ньютона.

6.2. Запишите 2-й закон Ньютона для тела, находящегося на наклонной плоскости в состоянии покоя. Чему равна сила трения покоя, действующая на тело в этом случае?

6.3. Запишите 2-й закон Ньютона для тела, равномерно скользящего по наклонной плоскости. Чему равна сила трения скольжения, действующая на тело в этом случае?

6.4. Что такое сила трения покоя и сила трения скольжения? Как определяются величины этих сил?

6.5. Что такое коэффициент трения скольжения, что характеризует этот коэффициент?

6.6. Расскажите, как в данной лабораторной работе экспериментально определяется значение коэффициента трения скольжения.

6.7. С помощью каких измерительных устройств определяются значения физических величин, приведенных в таблице 1?

6.8. Как можно уменьшить коэффициент трения скольжения между двумя трущимися поверхностями?

Лабораторная работа №4