Лабораторная работа №7. «Исследование силы трения

Лабораторная работа №7.
«Исследование силы трения скольжения».
Цель работы: изучение силы трения скольжения.
Задачи работы:

научиться измерять силу трения скольжения;

исследовать зависимость силы трения скольжения от веса тела и от площади
соприкосновения;

вычислить коэффициент трения скольжения дерева по дереву;

оценить погрешность полученного результата.
Оборудование: деревянная дощечка, деревянный брусок, набор грузов, динамометр.
Ход работы:
1. Подготовить в тетрадь таблицу измерений и результатов:
№ опыта
Вес
Сила трения
скольжения
P
Fтр
Н
Н
Коэффициент трения
скольжения
Fтр

P
-
Брусок
Брусок и один груз
Брусок и два груза
Брусок и три груза
2. Определить цену деления динамометра.
3. Воспользовавшись динамометром, определить вес одного бруска, бруска с одним
грузом, бруска с двумя грузами, бруска с тремя грузами. Каждый раз результаты
измерений заносить в таблицу.
4. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную дощечку.
5. Прикрепить к бруску динамометр (см. рисунок 1), как можно более равномерно
тяните его вдоль дощечки. При равномерном движении сила упругости
динамометра, действующая на брусок, будет уравновешиваться действующей
назад силой трения скольжения. Измерить силу трения скольжения Fтр и результат
измерений занести в таблицу.
рис. 1
6. Повторить опыт, поместив на брусок один, два, а затем три груза. Полученные
измерения занести в таблицу.
7. Сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения от веса тела.
8. Для каждого опыта рассчитать коэффициент трения скольжения дерева по дереву
через отношение силы трения скольжения к силе реакции опоры (или к равному ей
весу тела). Сформулировать вывод о зависимости коэффициента трения
скольжения дерева по дереву от веса тела.
9. Экспериментально исследуйте зависимость силы трения скольжения от площади
соприкосновения и сформулируйте вывод.
10. Построить графическую зависимость силы трения скольжения от веса тела и по
графику рассчитайте среднее значение коэффициента трения скольжения дерева по
дереву. Для этого на графике возьмите точку (в средней части), определите для неё
силу трения скольжения и вес. Найдите отношение силы трения скольжения к весу
это и будет искомым средним значением коэффициента трения скольжения
 ср 
Fтр
P
.
11. Рассчитайте максимальную относительную погрешность измерения коэффициента
трения.
 
Т.
 
2
Fтр
к.

Fтр
P
,
то
относительная
погрешность
2
  P 
2
 Fтр   P  2
 
. Из последней формулы следует, что с
 
 F   P 
 тр 
наибольшей погрешностью измерен коэффициент трения в опыте с одним бруском
(т.к. в этом случае знаменатели имеют наименьшее значение). Основным
измерительным прибором в этой работе является динамометр. Динамометр имеет
погрешность F=P=0,05 Н. Она и равна погрешности измерения, если указатель
совпадает со штрихом шкалы. Если же указатель в процессе измерения не
совпадает со штрихом шкалы (или колеблется), то погрешность измерения силы
равна F=P=0,1 Н. Возможен вариант принятия абсолютной погрешности
измерения силы за цену деления динамометра – как в заданиях тестовой части
на ЕГЭ по физике.
12. Найдите абсолютную погрешность       ср .
13. Записать ответ в виде    ср   .
14. Возможен
вариант
использования
методики
графической
обработки
экспериментальных данных и вычислений.
15. Построить графическую зависимость Fтр=f(P) в Microsoft Excel, используя мастер
диаграмм с добавлением линии тренда, пересечением линейной зависимости в
начале координат и указанием уравнения прямой.
16. Сравнивая
полученное
уравнение
графической
зависимости
силы
трения
скольжения от веса, указать коэффициент трения скольжения дерева по дереву и
сравнить полученный результат с выражением, записанным в виде    ср   .
17. Сформулировать общий вывод по лабораторной работе.