Как найти абсолютную погрешность коэффициента трения

Как найти абсолютную погрешность коэффициента трения

(Занятие каникулярной школы для учащихся 8–9 кл.)

Цель:

  • Активизация мыслительной деятельности учащихся.
  • Формирование обобщенного умения проводить физические измерения.
  • Формирование обобщенного умения проводить экспериментальную проверку
    физических закономерностей.
  • Формирование умения систематизировать полученные результаты в виде
    таблицы, умение делать вывод на основе эксперимента.

Организация проведения практикума: Все учащиеся принимающие участие в
работе практикума делятся на группы. Каждая группа учащихся получает задание с
кратким описанием работы.

По окончании выполнения работы учащимся необходимо составить отчет. Отчет
состоит из таблицы, вычисления искомой величины и ее погрешности, вывода по
работе.

Ход работы

I. Вступительное слово учителя:

Если положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с
достаточной силой в горизонтальном направлении, то брусок станет двигаться.
Нетрудно убедиться, что в этом случае на брусок действуют четыре силы: в
вертикальном направлении – сила тяжести P и сила реакции опоры Q, равные по
модулю противоположные по направлению; в горизонтальном направлении – сила тяги
F и
противоположная по направлению сила трения Fmp.

Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы
модуль силы тяги был равен модулю силы трения.

На этом основан метод измерения силы трения. Следует приложить к бруску силу
тяги, которая будет поддерживать равномерное прямолинейное движение этого тела.
По этой силе тяги определяют модуль силы трения.

II. Практикум.

Задание группе I.

Определите коэффициент трения скольжения при движении бруска по
горизонтальной поверхности стола.


Оборудование: трибометр, деревянная
линейка, деревянный бруска с тремя отверстиями; динамометр; набор грузов по
механике.

Порядок выполнения работы.

  1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
  2. Измерьте вес бруска при помощи динамометра. Результат измерения веса
    запишите в таблицу.
  3. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого
    перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра.
  4. Результат измерения запишите в таблицу.
  5. Нагружая брусок одним, двумя и тремя грузами, измерьте в каждом случае
    силу трения. Данные занесите в таблицу.
  6. Вычислите коэффициент трения скольжения
  7. Определите инструментальную погрешность коэффициента трения.
  8. Сделайте вывод.

Легко убедиться, что в случае движения тела по горизонтальной поверхности
сила нормального давления равна силе тяжести, действующей на это тело:
N = P.
Это позволяет вычислить коэффициент трения:

Цена деления шкалы динамометра, ц.д
= 0,1 Н.

1. Определили вес бруска и груза с помощью динамометра, записали в таблицу.

2. Двигая брусок равномерно по деревянной линейке, определили силу тяги,
которая равна силе трения. Записали ее значение в таблицу.

Количество грузов Fтр,
H		 P,
H		 µ
Без груза   0,6 ± 0,1  
Один груз 0,3 ± 0,1 1,6 ± 0,1 0,18 ± 0,06
Два груза 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19 ± 0,04
Три груза 0,7 ± 0,1 3,6 ± 0,1 0,19 ± 0,03

3. Определили коэффициент трения для каждого измерения силы трения, занесли
их в таблицу.

  4. Определили погрешность измерения для каждого значения коэффициента
силы трения.

Вывод:

1. Коэффициент трения равен 0,2.
2. Инструментальная погрешность измерения равна 0,06.
3. Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности стола
является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.

2. Сравните коэффициент трения покоя, скольжения и качения. Сделайте вывод.

Оборудование: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя
крючками – 2 шт., карандаши круглые – 2 шт.

Порядок выполнения работы.

1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.

2. Измерьте вес бруска с двумя грузами при помощи динамометра. Результат
измерения веса запишите в тетрадь.

3. Измерьте максимальную силу трения покоя бруска по столу. Для этого
положите брусок на стол, а на брусок два груза; к бруску прицепите динамометр и
приведите брусок с грузами в движение. Запишите показания динамометра,
соответствующее началу движения бруска.

4. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого
перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра.
Результат измерения силы запишите в тетрадь.

5. Измерьте силу трения качения бруска по столу. Для этого положите
брусок с двумя грузами на два круглых карандаша и перемещайте равномерно брусок
по столу при помощи динамометра. Результат измерения силы запишите в тетрадь.

6. Сделайте вывод о том, какая сила больше:
а) вес тела или максимальная сила трения покоя?
б) максимальная сила трения покоя или сила трения скольжения?
в) сила трения скольжения или сила трения качения?

7. Сравните коэффициент трения покоя, трения скольжения и трения качения.

Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

Вид трения Fтр,
H		 P,
H		 µ
Трение покоя 0,9 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,35
Трение скольжения 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19
Трение качения 0,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,04

Вывод:

а) Вес тела больше чем максимальная сила трения покоя.

б) Максимальная сила трения покоя больше чем сила трения скольжения.

в) Сила трения скольжения больше чем сила трения качения.

г) При неизменном весе тела, наименьшее значение коэффициент трения имеет при
качении тела, а наибольшее в случае покоя.

3. Определите коэффициент трения скольжения при движении бруска вдоль
поверхности резины, нешлифованной деревянной рейки, наждачной бумаги.

Оборудование: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя
крючками – 2 шт., отрез линолеума, деревянная нешлифованная рейка, наждачная
бумага.

Порядок выполнения работы.

1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
2. Измерьте вес бруска при помощи динамометра. Результат измерения веса запишите
в таблицу.
3. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по поверхности резины,
деревянной нешлифованной линейки и по поверхности наждачной бумаги. Для этого
перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра.
Результат измерения запишите в таблицу.
4. Вычислите коэффициент трения скольжения.
5. Сделайте вывод.

Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

Виды трущихся поверхностей Fтр,
H		 P,
H		 µ
Дерево по дереву (гладкая поверхность) 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19
Дерево по дереву (нешлифованная
деревянная рейка)		 0,9 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0, 35
Дерево по линолеуму 1,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0, 42
Дерево по наждачной бумаге   2,6 ± 0,1  

Вывод:

1. Сила трения:

а) зависит от рода трущихся поверхностей.
б) зависит от шероховатости трущихся поверхностей.
в) чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

2. Способы увеличения или уменьшения силы трения скольжения:

Увеличить: увеличить шероховатость трущихся поверхностей, насыпать между
трущихся поверхностей частицы (стружку, опилки, песок).

Уменьшить: шлифовка, полировка трущихся поверхностей, нанесение смазки.

Задание группе II.

Измерение коэффициент трения скольжения, используя наклонную плоскость


Оборудование: линейка деревянная от трибометра, брусок деревянный,
линейка измерительная, штатив.

Порядок выполнения работы.

1. Используя штатив, закрепите линейку под углом к столу.
2. Положите брусок на закрепленную под углом деревянную линейку.
3. Меняя угол наклона линейки, найдите такой максимальный угол, при котором
брусок еще покоится.
4. Измерьте длину основания линейки и высоту подъема линейки.
5. Рассчитайте значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево по
формуле:

6. Рассчитайте погрешность измерения.
7. Вывод.

Экспериментальные данные.

Измерили высоту подъема и длину основания линейки.

Вывод:

1. Коэффициент трения равен 0,3.
2. Погрешность измерения равна 0,0016.

2. Измерение коэффициента трения скольжения, через опрокидывание
бруска

Оборудование: брусок деревянный, линейка деревянная от
трибометра, нить, линейка ученическая.

Порядок выполнения работы.


Теоретическое обоснование: Брусок с привязанной к длинной грани нитью
поставьте торцом на горизонтальную поверхность стола и тяните за нить. Если нить
закреплена невысоко над поверхностью стола, то брусок будет скользить. При
определенной высоте h точки А крепления нити сила натяжения нити F опрокидывает
брусок.

Условия равновесия для этого случая относительно точки – угла опрокидывания:

Fh – mga/2
= 0;

Согласно II закону Ньютона:
F – Fтр
= 0;

N – mg =
0.

Обработка результатов.

1. Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о
дерево.
2. Определите погрешность измерений.
3. Запишите полученный ответ с учетом допущенных погрешностей измерений.
4. Сделайте вывод.

Экспериментальный расчет.


a = 45 ± 1 мм, h
= 80 ± 1 мм.

Вывод:

1. Коэффициент трения равен 0,28.
2. Инструментальная погрешность измерения равна 0,0098.

3. Измерение коэффициента трения скольжения с помощью карандаша.

Оборудование: карандаш, линейка деревянная от трибометра, линейка
ученическая.

Порядок выполнения работы.


Теоретическое обоснование: Поставьте карандаш на стол вертикально,
нажмите на него, наклоните и наблюдайте характер его падения. При небольших
углах наклона к вертикали карандаш не проскальзывает относительно поверхности
стола при любой величине силы, прижимающей его к столу. Проскальзывание
начинается с некоторого критического угла, зависящего от силы трения.

Записываем второй закон Ньютона в проекциях на координатные оси при угле
наклона, равном критическому. (Силой тяжести mg, действующей на карандаш, по
сравнению с большой силой F пренебрегаем).

Обработка результатов:

1. Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о
дерево.
2. Определите погрешность измерений.
3. Запишите полученный ответ с учетом допущенных погрешностей измерений.
4. Сделайте вывод.

Экспериментальный расчет.

1. Обработка результатов

α =
300,

µ= tgα
= sina /cosa

µ = 0,58

Вывод:

1. Коэффициент трения равен 0,58.

III. Подведение итогов практикума:

Сила трения скольжения зависит:

а) От рода трущихся поверхностей.
б) От шероховатости трущихся поверхностей.
в) Прямо пропорционально от силы давления.
г) Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности
является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.
д) Чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

Приложение.

Источник

Определение коэффициентов трения скольжения, покоя

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
экспериментально проверить закон трения
Кулона-Амонтона, экспериментально
определить величину коэффициентов
трения скольжения, покоя.

ПРИБОРЫ И
ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: трибометр, секундомер,
разновески, набор брусков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Студентам необходимо:

– изучить
оборудование к работе;

– экспериментально
проверить закон трения Кулона-Амонтона;

– экспериментально
определить величину коэффициента трения
скольжения при равноускоренном движении
тела по горизонтальной поверхности;

– экспериментально
определить величину коэффициента трения
покоя методом предельного угла;

– результаты
измерений и вычислений оформить в виде
таблиц;

– на основании
полученных результатов сделать выводы;

– записать свои
замечания об особенностях данного
эксперимента, предложения по его
совершенствованию.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
ОПЫТА

Для определения
коэффициента трения служит прибор,
называемый трибометром. Одна из
поверхностей, между которыми должно
происходить трение, укрепляется на
трибометре в виде прямоугольной доски.
Другая – поверхность деревянного или
металлического бруска.

Силой, преодолевающей
силу трения и сообщающей бруску ускорение,
является вес груза (рис. 6.1).

Согласно второму
закону Ньютона можно записать


, (6.1)

где

– масса бруска и подвешенного груза, а
– ускорение системы,

 м/с2
– ускорение свободного падения,

– сила трения скольжения.

Ускорение а
можно найти, зная пройденный путь и
время:

, (6.2)

. (6.3)

Следовательно,
сила трения

с учетом (6.1) и (6.3) равна


. (6.4)

Коэффициент трения
скольжения k
определяется согласно формуле


, (6.5)

где N
– сила нормального давления.

При движении по
горизонтальной поверхности она равна
весу бруска, т. е.


, (6.6)

Рис. 6.1. Определение
коэффициента трения скольжения

с помощью трибометра.

Рис. 6.2. Определение
коэффициента трения покоя

методом предельного
угла.

Таким образом,
используя соотношения (6.4) – (6.6),
для коэффициента трения скольжения k
можно окончательно записать


, (6.7)

Для определения
коэффициента трения покоя 
можно воспользоваться методом предельного
угла. Если два тела, для которых нужно
измерить ,
положить одно на другое и затем наклонять
их (рис. 6.2), то при угле наклона

верхнее тело начнет скользить по нижнему.
Угол

называется
предельным углом.
Зная предельный угол наклона

,
легко подсчитать величину нормальной
N
и тангенциальной

составляющих силы, действующей со
стороны верхнего тела на нижнее


, (6.8)


, (6.9)


. (6.10)

ЗАДАНИЕ № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ

Установите прибор
горизонтально (при помощи уровня).
Поместите взвешенный брусок на трибометр,
нагрузите чашку, чтобы груз пришел в
движение, измерьте время движения бруска
и пройденный путь, найдите коэффициент
трения k.

Результаты измерений
и вычислений занесите в таблицу 6.1. Опыты
и измерения повторите 5 раз.

Табл. 6.1

№

s

t

k

Оценка абсолютной
погрешности косвенного измерения
коэффициента трения скольжения k
проводится согласно формуле:


, (6.11)

где

,

,
s
и t
– средние значения масс бруска и груза,
пути и времени соответственно,

и

– абсолютные погрешности прямых
измерений соответствующих величин
(погрешностью измерения массы можно
пренебречь).

Повторите опыт с
другой парой тел.

ЗАДАНИЕ № 2.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ МЕТОДОМ ПРЕДЕЛЬНОГО
УГЛА

Положите брусок
на доску трибометра, установленную
горизонтально. Медленно наклоняя доску,
заметьте угол

,
при котором верхнее тело начинает
скользить по нижнему. Согласно (6.10)
вычислите коэффициент трения .

Результаты измерений
и вычислений занести и таблицу 6.2. Опыты
и измерения повторить 5 раз.

Табл. 6.2

№

Оценка абсолютной
погрешности косвенного измерения
коэффициента трения покоя 
проводится согласно формуле:


, (6.12)

где

– абсолютная погрешность прямого
измерения предельного угла

,
выраженная в радианах.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
И ЗАДАНИЯ

1. Какова физическая
сущность трения?

2. Назовите виды
внешнего (сухого) трения.

3. В чем отличие
сухого трения от жидкого?

4. Напишите формулы,
определяющие силы трения скольжения,
качения.

5. Укажите значение
сил трения в природе и технике.

6. Решите одну из
задач (см. задачи для самостоятельного
решения) по выбору преподавателя.

ЗАДАЧИ ДЛЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. На
наклонной плоскости длиной 13 м и
высотой 5 м лежит груз массой 26 кг.
Коэффициент трения равен 0,5. Какую силу
надо приложить к грузу вдоль плоскости,
чтобы втащить груз? Чтобы стащить груз?

2.
Автомобиль
массой 4 т движется в гору с ускорением
0,2 м/с2.
Найти силу тяги, если уклон равен 0,02 и
коэффициент сопротивления 0,04.

3.
Брусок
массой 400 г под действием груза массой
100 г (см. рис. 6.3) проходит из состояния
покоя путь 8 см за 2 с. Найти
коэффициент трения.

Рис. 6.3

4. По наклонной
плоскости с углом наклона a
к горизонту, равным

,
скользит тело. Определите скорость тела
в конце третьей секунды от начала
движения, если коэффициент трения 0,15.

5. На столе лежит
деревянный брусок, к которому привязаны
нерастяжимые и невесомые нити, перекинутые
через блоки, укрепленные на краях стола
(см. рис. 6.4). К свободному концу правой
нити подвешен груз, на который действует
сила тяжести

 Н,
а к свободному концу другой – подвижный
невесомый блок, через который перекинута
нерастяжимая и невесомая нить, к концам
которой подвешены грузы с массами

 кг
и

 кг.
Вся система приходит в движение, и за
время

 с
брусок проходит путь

 м.
Определить ускорение каждого тела,
коэффициент трения скольжения бруска
о стол и силу натяжения каждой из нитей.
Масса бруска

 кг.

Рис. 6.4

6. По наклонной
плоскости, составляющей с горизонтом
угол

,
движется тело массой

 кг.
Это тело с помощью нерастяжимой и
невесомой нити, перекинутой через блок,
соединено с подвижным блоком. Через
блок перекинута вторая нить с двумя
грузами

 кг
и

 кг
на ее концах (см. рис. 6.5). За 1,6 с
тело m
с момента начала движения системы
переместилось вдоль наклонной плоскости
на 0,8 м. Определить ускорение тела m
и грузов

и

,
коэффициент трения скольжения тела по
наклонной плоскости, пути, пройденные
грузами

и

,
силу, действующую на неподвижный блок.

Рис. 6.5

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ
СПИСОК

1. Детлаф, А. А.
Курс физики / А. А Детлаф,
Б. М. Яворский. – М.: Высшая школа,
2002.

2. Трофимова, Т. И.
Курс физики / Т. И. Трофимова. –
М.: Высшая школа, 2001.

3. Савельев, И. В.
Курс общей физики / И. В.Савельев.
– Наука, 1998.

4. Гершензон, Е. М.
Курс общей физики Механика. / Е. М. Гершензон,
Н. Н. Малов. – М.: Просвещение, 1979.

5. Сивухин, Д. В.
Общий курс физики. Механика / Д. В. Сивухин.
– М.: Наука, 1979.

6. Александров, Н. В.
Курс общей физики. Механика
/ Н. В.Александров,  А. Я. Яшкин.
– М.: Просвещение, 1978.

7. Архангельский, М. М.
Курс общей физики. Механика
/ М. М. Архангельский. – М.:
Просвещение, 1975.

8. Билимович, Б. Ф.
Законы механики в технике / Б. Ф. Билимович.
– М.: Просвещение, 1975.

9. Александров, В. Н.
Лабораторный практикум по общей и
экспериментальной физике / В. Н. Александров
и др.; Под ред.  Е. М. Гершензона
и А. Н. Мансурова. – М.: Академия,
2004.

10. Майсова, Н. Н.
Практикум по курсу общей физики. Механика
/ Н. Н. Майсова. – М.: Высшая школа,
1970.

11. Кортнев, А. В.
Практикум по физике. Механика
/ А. В. Кортнев, Ю. В. Рублев,
А. Н. Куценко. – М.: Высшая школа,
1963.

12. Царев, А. С.
Задания по курсу общей физики. Кинематика
/ А. С. Царев.– Таганрог, 1984.

13. Трофимова, Т. И.
Сборник задач по курсу физики
/ Т. И. Трофимова.– М.: Высшая
школа, 2003.

14. Волькенштейн, В. С.
Сборник задач по общему курсу физики
/ В. С. Волькенштейн. – СПб.:
СпецЛит, 2002.

15. Рымкевич, А. П.
Сборник задач по физике: Для 9–11 кл.
общеобразоват. учреждений / А. П. Рымкевич.
– М.: Просвещение, 1996.

16. Чертов, Л. Г.
Задачник по физике / Л. Г. Чертов,
 А. А. Воробьев. – М.: Высшая
школа, 1988.

17. Иродов, И. Е.
Задачи по общей физике / И. Е. Иродов.–
М.: Наука, 1988.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
Источник

Формат оформления работы достаточно сложен, так как содержит текстовую и графическую части, поэтому полную версию шаблона – методического пособия для выполнения лабораторной работы представила в формате PDF-файла.

10 класс_профиль

Лабораторная работа № 3 «Измерение коэффициента трения скольжения»

Проводится Инструктаж по технике безопасности при выполнении работы. (1 мин)

Цель: Сравнить результаты расчетов величин коэффициента трения скольжения, полученных при выполнении лабораторной работы различными способами.

Оборудование: брусок деревянный, динамометр лабораторный, грузы известной массы, деревянная рейка (линейка) – наклонная плоскость.

Повторим теорию: [1]

(записываем определения, отвечаем на вопросы. Курсивом – ожидаемые ответы)

1. Коэффициент трения скольжения – (коэффициент пропорциональности между величинами силы нормального давления тела на опору и силы трения)

2. Как определить силу нормального давления бруска для лабораторной работы? – (для этого необходимо определить вес бруска, используя динамометр)

3. Формула для вычисления коэффициента трения скольжения: (t1573484443aa.gif )

4. Единица измерения коэффициента трения скольжения – (безразмерная)

5. Изобразите на наклонной плоскости брусок, укажите все силы, действующие на него, величины, необходимые для расчета коэффициента трения скольжения в лабораторной работе.

6. Можно ли, используя предложенный график, определить μ? Если «да», то он равен: ____

Ход работы:

Часть 1. Расчет коэффициента трения скольжения при движении тела по горизонтальной плоскости.

t1573484443ab.jpg

Схема выполнения первого варианта работы – на рисунке.

1. Прикрепив крючок динамометра к бруску, определите величину силы тяги при равномерном движении бруска по горизонтальной поверхности.

2. Повторите опыт, поочередно нагружая брусок грузами (одним, двумя, тремя).

3. Результаты измерений занесите в таблицу:

Опыт

Наименование

Сила тяги, F, Н

Σ вес тел, Р, Н

Коэффициент трения, μ

1

Брусок

2

Брусок + 1 груз

3

Брусок + 2 груза

4

Брусок + 3 груза

4. По результатам опытов постройте график, в котором значение μ соответствует рассчитанному значению коэффициента трения скольжения.

5. *Предложите собственные способы измерения других видов силы трения в условиях лабораторной работы. Какое оборудование дополнительно для этого вам понадобится?

Часть 2. Расчет коэффициента трения скольжения при движении тела по наклонной плоскости.

Примерная схема выполнения этого варианта работы (базовый уровень) – на рисунке (в PDF-файле).

Можно выполнить эту часть работы без использования такого измерительного инструмента, как динамометр. Для этого:

t1573484443ac.gif

1. На краю рабочей поверхности – небольшой ширины деревянной рейки (линейки) помещаем брусок и неспешно приподнимаем второй конец рейки до тех пор, пока брусок не начнет соскальзывать, двигаясь равномерно, по поверхности.

2. Необходимо в этот момент зафиксировать положение рейки (линейки) для того, чтобы измерить высоту подъема его края над горизонтальной поверхностью.

3. Оцените угол подъема плоскости, по которой равномерно скользит брусок, над горизонтальной поверхностью. (Подумайте, как это сделать!)

4. *Используя рисунок, выполненный вами к заданию 5 (повторим теорию), запишите в проекциях на оси ОХ и ОУ (на основе законов Ньютона) уравнения равномерного движения бруска.

5. Решая эти уравнения, определите величину коэффициента трения скольжения деревянного бруска по наклонной плоскости. [2]

6. *Составьте и решите задачу, используя значения, полученные в лабораторной работе, вычисляя коэффициент трения при скольжении деревянного бруска по рейке.

Часть 3. Оценка погрешностей измерения

Оценка абсолютной погрешности измерения коэффициента трения (по результатам 1 части)

Выберите удобный для себя способ расчета значения коэффициента (1.1. или 1.2.):

1. Используя данные графика, построенного по результатам измерения части 1 (п.5), определите значение μ как тангенс угла наклона прямой (графика) к оси абсцисс.

2. Для вычисления значения μ можно выбрать произвольную точку с удобными координатами, и вычислить значение коэффициента как соотношение: t1573484443ad.gif

3. Минимальное значение коэффициента трения скольжения можно рассчитать, если через экспериментально полученную точку и начало координат провести прямую линию, расположенную под наименьшим углом к горизонтали. Тогда μmin = tg αmin;

4. Результат вычислений с учетом погрешности запишите в виде: μ ± Δμ = ______

Оценка относительной погрешности измерения коэффициента трения (по результатам 2 части)

1. Длина рейки, используемой в части 2, l =_______ (м), принимая Δl = ____ (м)

2. Высота подъема края рейки (линейки) при равномерном скольжении бруска по ней: . h =_____ (м), принимая Δh = ______ (м)

3. Значение коэффициента μ можно рассчитать по формуле: μ = t1573484443ae.gif

4. Тогда относительная погрешность косвенных измерений коэффициента трения скольжения:

ɛ = t1573484443af.gif = t1573484443ag.gif + t1573484443ah.gif; ɛ =________

5. Тогда абсолютная погрешность измерения коэффициента трения: Δμ = μ∙ɛ = ______

6. Окончательный результат запишем в виде: μ ± Δμ = ______

Сравнивая значения μ, полученные в различных опытах, сделайте и запишите ВЫВОД: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Источники информации

1. Касьянов Физика-10. Углубленный уровень. Дрофа, 2016,

2. http://ru.solverbook.com/question/ot-chego-zavisit-koefficient-treniya

Лабораторная работа “Измерение силы трения скольжения” 10кл.
PDF / 476.18 Кб

Источник

Лабораторная работа

«Определение коэффициента
трения скольжения»

Цель
работы: определить коэффициент
трения скольжения.

Приборы
и материалы: трибометр, динамометр,
набор грузов по 100г, деревянный брусок.

Теоретическое обоснование:

II закон Ньютона:

OX:

OY:

Ход работы:

1.       Установите деревянный
брусок на трибометре. На бруске укрепите груз массой 100г. С помощью
динамометра равномерно перемещайте брусок вдоль трибометра, измеряя силу F.

2.       Подвесьте к динамометру деревянный
брусок с грузом и определите силу тяжести, действующую на него .

3.       Установите на деревянный
брусок еще один груз массой 100г. Измерьте F
и  в
этом случае. Повторите эксперимент с тремя грузами.

4.       По результатам измерений
заполните таблицу:

№

Измерено

Вычислено

, Н

, Н

, %

1

2

3

Расчет погрешностей:

1.       

 

Так
как условия опыта меняются, для нахождения среднего значения коэффициента
трения нельзя вычислять среднее арифметическое результатов нескольких
измерений. Воспользуемся графическим способом нахождения среднего значения. По результатам нескольких
опытов построим график зависимости модуля силы от
модуля силы тяжести .
При
построении графика по результатам опыта экспериментальные точки не могут
находиться на одной прямой. Это связано с погрешностями измерения. В этом
случае график надо проводить так, чтобы одинаковое число точек оказалось по
разную сторону от прямой.
После построения графика берут точку на прямой (в средней части графика),
определяют по графику соответствующие этой точке значения силы тяжести и силы F и вычисляют коэффициент трения .
Он и будет искомым средним значением коэффициента трения.

2.       
Рассчитаем
наибольшую относительную погрешность (в опыте с 1 грузом):

 

Где: и
 –
абсолютные погрешности измерения силы тяжести и силы F.

 – абсолютная инструментальная
погрешность измерения динамометра;

 – абсолютная погрешность
отсчета динамометра.

3.       
Рассчитаем
абсолютную погрешность измерения коэффициента трения:

Ответ: (),
.

Вывод:

Источник

Лабораторная работа № 3 «Измерение коэффициента трения скольжения»

Цель работы: определить коэффициент трения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке, используя формулу Fтр = = μР. С помощью динамометра измеряют силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила равна по модулю силе трения Fтp, действующей на брусок. С помощью того же динамометра можно найти вес бруска с грузом. Этот вес по модулю равен силе нормального давления N бруска на поверхность, по которой он скользит. Определив таким образом значения силы трения при различных значениях силы нормального давления, необходимо построить график зависимости Fтр от Р и найти среднее значение коэффициента трения (см. работу № 2).

Основным измерительным прибором в этой работе является динамометр. Динамометр имеет погрешность Δд =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 ΔF = = 0,1 Н.

Средства измерения: динамометр.

Материалы: 1) деревянный брусок; 2) деревянная линейка; 3) набор грузов.

Порядок выполнения работы

1. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.

2. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Замерьте при этом показание динамометра.

3. Взвесьте брусок и груз.

4. К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.

По результатам измерений заполните таблицу:

Номер

опыта

Р, Н

ΔP, Н

Fтр, Н

ΔFтр, Н

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления и, пользуясь им, определите среднее значение коэффициента трения μср (см. работу № 2).

6. Рассчитайте максимальную относительную погрешность измерения коэффициента трения. Так как

(см. формулу (1) работы № 2).

Из формулы (1) следует, что с наибольшей погрешностью измерен коэффициент трения в опыте с одним грузом (так как в этом случае знаменатели имеют наименьшее значение) .

7. Найдите абсолютную погрешность

и запишите ответ в виде:

Требуется определить коэффициент трения скольжения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке.

Сила трения скольжения

где N — реакция опоры; μ — ко

эффициент трения скольжения, откуда μ=Fтр/N;

Сила трения по модулю равна силе, направленной параллельно поверхности скольжения, которая требуется для равномерного перемещения бруска с грузом. Реакция опоры по модулю равна весу бруска с грузом. Измерения обоих сил проводятся при помощи школьного динамометра. При перемещении бруска по линейке важно добиться равномерного его движения, чтобы показания динамометра оставались постоянными и их можно было точнее определить.

Выполнение работы:

№ опыта

Вес бруска с грузом Р, Н

Сила трения Fтр, H

μ

1

1,35

0,4

0,30

2

2,35

0,8

0,34

3

3,35

1,3

0,38

4

4,35

1,7

0,39

Вычисления:

Рассчитаем относительную погрешность:

Так как

Видно, что наибольшая относительная погрешность будет в опыте с наименьшим грузом, т.к. знаменатель меньше

Рассчитаем абсолютную погрешность

Так как

Видно, что наибольшая относительная погрешность будет в опыте с наименьшим грузом, т.к. знаменатель меньше.

Рассчитаем абсолютную погрешность

Полученный в результате опытов коэффициент трения скольжения можно записать как: μ = 0,35 ± 0,05.

5terka.com

Лабораторная работа «Определение коэффициента трения скольжения»

Методические указания по проведению лабораторной работы «Определение коэффициента трения скольжения »

Автор: Мокрова Ирина Иннокентьевна

ГБПОУ Московский технологический колледж.

Предисловие

Методические указания по проведению лабораторных работ по физике предназначены для студентов 1 курса технических специальностей среднего профессионального образования.

Цель методических указаний – оказание помощи студентам при подготовке и выполнении лабораторных работ по физике.

В пособии представлены подробные описания лабораторных работ, включающих в себя

а) теоретический материал по изучаемой теме;

б) перечень лабораторного оборудования;

в) описание лабораторной установки ;

г) основное задание по измерению той или иной физической величины;

д) расчетные формулы;

е) таблица результатов измерений и вычислений;

ж) способы обработки результатов измерений. Определение абсолютной и относительной погрешностей.

В каждой лабораторной работе есть дополнительные задания частично-поискового и поискового характера, необходимые для развития самостоятельности мышления, формирования умений решать нестандартные, изобретательские задачи.

Для выполнения дополнительного задания №1 частично — поискового характера обучающимся предложена тема и цель лабораторной работы, необходимое для выполнения лабораторное оборудование, Обучающиеся самостоятельно предлагают способы выполнения работы, пользуются различными источниками, специальной литературой, справочными пособиями.

Для выполнения дополнительного задания №2 поискового характера обучающиеся должны решить новую для них проблему, опираясь на имеющиеся у них теоретические знания.

.

Основные требования по выполнению лабораторных работ

Правила выполнения лабораторных работ

1. Лабораторные работы по физике выполняются по группам, в которую входят 2-3 студента. Группы назначаются преподавателем на весь учебный год и могут изменяться в исключительных случаях ( выбытие студента из учебного заведения, длительное отсутствие по уважительным причинам и др)

2. Необходимо строгое выполнение всего объема домашней подготовки, указанных в описаниях соответствующих лабораторных работ

3. Выполнение каждой лабораторной работы предшествует проверка готовности студента, которая производится преподавателем в форме собеседования или письменного опроса по вопросам, приведенных в описании работы.

4. После выполнения лабораторной работы студент должен представить отчет о проделанной работе с обсуждением полученных результатов и выводов.

5. При выполнении лабораторных работ необходимо соблюдать правила техники безопасности работы с физическим оборудованием.

Правила техники безопасности

1.Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания учителя.

2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения преподавателя .

3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.

4. При работе с приборами из стекла соблюдайте особую осторожность. При выполнении лабораторных работ нельзя использовать разбитые стеклянные трубки, трубки с трещинами Для предотвращения падения стеклянные сосуды (пробирки, колбы) при проведении опытов осторожно закрепляйте в лапке штатива. Осколки стекла нельзя собирать со стола руками. Для этого нужно использовать щетку и совок.

5. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

6. При сборке экспериментальных установок используйте провода (с наконечниками и предохранительными чехлами) с прочной изоляцией без видимых повреждений.
7. Источник тока и электрической цепи подключайте в последнюю очередь.

8. Собранную цепь включайте только после проверки и с разрешения преподавателя. Проверяйте наличие напряжения на источниках питания или других частях электроустановки с помощью прибора для измерения напряжения.

9. Не прикасайтесь к находящимся под напряжением элементам цепей, лишенным изоляции. Не производите присоединения в цепях до отключении источника электропитания.

10. Следите, чтобы изоляция проводов была исправна, а на концах проводов были наконечники. При сборке электрической цепи провода располагайте аккуратно, а наконечники плотно соединяйте с клеммами.

11. Выполняйте измерения и наблюдения, соблюдая осторожность, чтобы случайно не прикоснуться к оголенным проводам (токоведущим частям, находящимся под напряжением).

12. Не прикасайтесь к конденсаторам, даже после отключения электрической цепи от источника питания, их сначала нужно разрядить. По окончании работы отключите источник питания, после чего разберите электрическую цепь.

13. Обнаружив неисправность в электрических установках, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник тока и сообщите об этом учителю.

14. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.

15.Не уходите с рабочего места без разрешения преподавателя.

Определение погрешностей измерений

Выполнение лабораторных работ связано с измерением различных физических величин и последующей обработкой их результатов.

Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений. Прямое измерение — определение значений физической величины непосредственно средствами измерения.
Косвенное измерение — определение значения физической величины по формуле, связывающей ее с другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями. Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Допустим, что I (сила тока) — физическая величина.

Iпр — приближенное значение физической величины, т. е. значение, полученное путем прямых или косвенных измерений.
Iист.— истинное (действительное ) значение измеряемой величины.

Абсолютная погрешность ΔI —  это разность между измеренным I пр и истинным Iист значениями измеряемой величины. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины:   

ΔI = I пр — Iист

Относительная погрешность  ε — это отношение абсолютной погрешности измерения к истинному (действительному) значению измеряемой величины.

ε= ΔI/ Iист *100%
Инструментальные (приборные или аппаратурные ) погрешности обусловлены погрешностями применяемых средств измерений и занесены в паспорт прибора. Эти погрешности обусловлены конструктивными и технологическими недостатками средств измерений, а также следствием их износа, старения или  неисправности.

Таблица 1. Абсолютные инструментальные погрешности средств измерений. Линейка

ученическая

чертёжная

инструментальная (стальная)

демонстрационная

До 50 см

До 50 см

20 см

100 см

1мм

1мм

1мм

1см

±1мм

±0,2мм

±0.1мм

±0.5см

2

Лента измерительная

150 см

0,5 см

±0,5 см

3

Измерительный цилиндр

До 250 мм

1 мл

±1 мл

4

Штангенциркуль

150 мм

0,1 мм

±0,05 мм

5

Микрометр

25 мм

0,01 мм

±0,005 мм

6

Динамометр учебный

4 Н

0,1

±0,05 Н

7

Весы учебные

200 г

—

±0,01 г

8

Секундомер

0—30 мин

0,2 с

±1 с за 30 мин

9

Барометр-анероид

720-780 мм

1 ммрт. ст.

±3 мм рт. ст.

10

Термометр лабораторный

0—100 °С

1 °С

±1°С

11

Амперметр школьный

2 А

0,1 А

±0,05 А

12

Вольтметр школьный

6 В

0,2 В

±0,15 В

ΔАи— абсолютная инструментальная погрешность, определяемая конструкцией прибора (погрешность средств измерения; см. табл. 1.)
ΔАо— абсолютная погрешность отсчета (получающаяся от недостаточно точного отсчета показаний средств измерения), она равна в большинстве случаев половине цены деления; при измерении времени — цене делении секундомера или часов.

Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности и абсолютной погрешностиотсчета при отсутствии других погрешностей:

ΔА=ΔАи+ΔАо

Абсолютная погрешность косвенных измерений
∆Акосв=εА*Апр(e-выражается десятичной дробью)

 Ответ записывается в форме:         А = Апр ±  ΔАкосв

Таблица 2. Относительная погрешность косвенных измерений.
       

Вид формулы физической величины

Формула относительной погрешности

1.

Х=А+В+С

2.

Х=А-В

3.

Х=А*В*С

4.

Х = Аn

(Х = ВС2)

 = ΔB/B + 2ΔC/C

5.

Х=А/В

6.

Х=    

Х = B

+

 ПРИМЕР :

Лабораторная работа №1.    Вычислим погрешность измерения коэффициента трения , измеренного с помощью динамометра. 

Вес бруска с грузами Р = N=1,8 Н. Fтр=0,6 Н, μпр=0,33.

Инструментальная погрешность динамометра ( таблица 1) Δ и  =0,05Н, Погрешность отсчета — половина цены деления(таблица 1) Δ о = 0,05Н  .

Абсолютная погрешность прямых измерений рассчитывается по формуле :

ΔА=ΔАи+ΔА0

 Абсолютная погрешность измерения веса и силы трения ∆А= 0,05Н+0,05Н = 0,1 Н.(Измерения были проведены одним прибором-динамометром)

Относительная погрешность измерения (в таблице 5-я строчка)

 .

Абсолютная погрешность косвенного измерения ∆ μ =ε μ * μ пр ∆ μ  = 0,22*0,33=0,074 Ответ:  

Оценка лабораторных работ

Оценка «5» ставится в том случае, если обучающийся:
а) выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений;
б) в представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы;
в) полностью выполнил анализ погрешностей;

г) соблюдал требования безопасности труда.

Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но допущены недочеты или негрубые ошибки.

Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью или если

а) в ходе проведения опыта и измерений были допущены ошибки, приводящие к получению результатов с большей погрешностью,
б) не выполнен совсем или выполнен неверно анализ погрешностей.
Оценка «2» ставится в том случае, если
работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.

В тех случаях, когда обучающийся показал оригинальный и наиболее рациональный подход к выполнению дополнительного задания, но не избежал тех или иных недостатков, оценка за выполнение работы по усмотрению преподавателя может быть повышена по сравнению с указанными выше нормами.

Лабораторная работа №1

Тема: «Определение коэффициента трения скольжения».

Цель работы: Изучить особенности силы трения, вычислить коэффициент трения скольжения.

Оборудование, средства измерения :

  1. деревянная линейка,

  2. деревянный брусок

  3. динамометр

  4. набор грузов

.

Теоретическое обоснование:

Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения. Существуют сила трения покоя, сила трения скольжения, качения, сила жидкого и воздушного трения.

Весом тела называют силу, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес. В соответствии с третьим законом Ньютона вес тела P равен по модулю силе реакции опоры и направленной в противоположную сторону: (рис3).

Рисунок 1 Рисунок 2 Рисунок 3

Это соотношение выражает экспериментально установленный закон Гука. Коэффициент k называется жесткостью тела. В системе СИ жесткость измеряется в н/м.

Измерить силу трения можно с помощью динамометра, который под действием внешней силы может перемещаться по горизонтально расположенной плоскости (линейке). При равномерном движении согласно первому закону ньютона равнодействующая сил, действующих на тело рано нулю. Это означает, что сила трения скольжения уравновешивает силу упругости пружины динамометра и может быть измерена динамометром. Fтр =Fупр .

Контрольные вопросы:

Что называется силой трения?

2.

Какова причина возникновения силы трения?

3.

Какие существуют виды силы трения?

4.

По какой формуле можно рассчитать силу трения скольжения?

5.

Запишите формулу для определения коэффициента трения

6.

Что называется весом тела?

7.

Напишите основную формулу для определения веса тела

8.

Почему при измерении силы трения необходимо придерживаться равномерного движения бруска?

9.

Приведите примеры практического использования силы трения в технических системах автомобиля.

10.

Предложите способы увеличения или уменьшения силы трения скольжения.

Порядок выполнения работы.

Подвесьте деревянный плоский брусок к динамометру и определите его вес вместе с одним из грузов.

Запишите показания динамометра в таблицу 3.

Измените вес тела, добавляя грузы массой 100г (2 и 3 шт.). Для каждого случая измерьте вес тела. Запишите значения веса тел для каждого случая в таблицу 3 (1 и 4 столбец таблицы)

2.

Равномерно тяните брусок вдоль горизонтально расположенной плоскости (линейки). Определите значение силы упругости, действующей на брусок. Запишите показания динамометра в таблицу 3, учитывая, что : Fупр =Fтр.

3.Увеличивайте количество грузов на бруске до 3=х, измерьте силу упругости в каждом случае и занесите показания динамометра в таблицу 3 (столбцы 2и 3).

3

3.Увеличивайте количество грузов на бруске до 3-х, измерьте силу упругости в каждом случае и занесите показания динамометра в таблицу 3 (столбцы 2и 3).

4.

Вычислите коэффициент трения по формуле

где N = P

А) Коэффициент трения в первом опыте μ1==

Б) Коэффициент трения во втором опыте μ2==

В) Коэффициент трения в третьем опыте μ3 ==

Г) Среднее значение коэффициента трения μ ср = μ1 + μ2+ μ3 =

3

Занесите вычисленные значения коэффициентов трения в таблицу 3 (столбцы 5и 6)

6.

Заполните таблицу 3

Таблица 3

Вес тела

Р ,Н

Коэффициент трения

μ

Среднее значение коэффициента трения μср= μпр

1

2

3

4

5

6

1.

2.

3.

Определите абсолютную погрешность прямых измерений силы трения и веса тела с помощью динамометра (таблица 1)

ΔА=ΔАи+ΔА0

___________________________________

8.

Определите относительную погрешность измерения коэффициента трения (таблица 2)

_____________________

9.

Вычислите абсолютную погрешность косвенных измерения коэффициента трения

∆ μ =∆ А*

______________________

10.

Запишите окончательный результат в виде:

μ= μпр.+∆ μ

_____________________

Вывод:

____________________________________________________________________________________________________________________________________
Дополнительное задание №1. Проведите дополнительные эксперименты, доказывающие, что сила трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. Составьте план экспериментальных действий и опишите полученные результаты

Дополнительное задание №2. Определите коэффициент трения

скольжения различных тел (деревянного и металлического брусков) с

использованием наклонной плоскости.

  Отчет может быть представлен в виде описания полученных результатов и таблицы, в которую должны войти физические величины, измеренные в ходе эксперимента и физические величины , вычисленные в ходе проведения лабораторной работы.

infourok.ru

Лабораторная работа «Определение коэффициента трения скольжения»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить из опыта коэффициенты трения скольжения.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1. Установка для определения коэффициента трения скольжения.

  1. Набор тел цилиндрической формы разной массы.

ТЕОРИЯ: Силой трения называют силу, возникающую при соприкосновении поверхностей двух тел и препятствующую их взаимному перемещению. Эта сила приложена к телам вдоль поверхности их соприкосновения и всегда направлена противоположно относительной скорости перемещения. Таким образом, трение препятствует движению. Сила трения покоя направлена противоположно внешней силе, стремящейся сдвинуть тело с места.

Различают внешнее (сухое) и внутреннее (жидкое или вязкое) трение. Внешним трением называют взаимодействие между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел. Если эти тела неподвижны друг относительно друга, то говорят о трении покоя, при относительном перемещении этих тел говорят о трении скольжения. Трение обусловлено шероховатостью (неровностью) поверхностей взаимодействующих тел. В том случае, когда одно из тел катится по поверхности другого без проскальзывания, возникает особый вид сопротивления, называемый трением качения.

Сила трения скольжения зависит от силы нормального давления и качества обработки трущихся поверхностей, она не зависит от площади их соприкосновения и мало зависит от скорости относительного движения трущихся тел. Сила трения скольжения определяется по формуле:

F=k·N,

Где F – сила трения,

N – сила реакции опоры (нормального давления) — сила, действующая на данное тело со стороны опоры перпендикулярно к ее поверхности,

k – коэффициент трения – зависит от материала соприкасающихся тел и от качества обработки их поверхностей.

Если тело находится на наклонной плоскости, то на него действуют силы:

F тяж.= m·g – сила тяжести;

N – сила реакции опоры;

Fтр. =k·N – сила трения

Оси координат в этом случае удобнее направить вдоль наклонной плоскости и перпендикулярно к ней (Рис 1.). Тогда проекции силы тяжести на оси x и y составят: F х = m·g·sin B F y = m·g· cos B, т.к. треугольники АВС и ЕОD подобны, следовательно углы при вершинах В и О равны.

Рис.1

Если ускорение тела равно нулю, то

ох) а· m = m·g·sin B — Fтр = 0

m·gх·sin B = Fтр = k·N

оу) а· m = N — m·g· cos B = 0

N = m·g· cos B

m·g·sin B = k· m·g· cos B

k = sin B/ cos B = tg B

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

  1. Определите род материала доски из следующего перечня:

Материал доски – дерево, эбонит, латунь.

Материал тела — сталь

  1. Установите доску горизонтально.

Положите одно из выданных тел на край доски и очень медленно наклоняйте доску до тех пор, пока тело не сдвинется с места.

Зафиксируйте угол наклона доски при помощи барашка, находящегося на противоположной стороне от транспортира. Определите угол наклона по транспортиру (учтите, что отсчет ведется не от 0º, а от 90º). Выполните опыт несколько раз, чтобы убедиться, что вы правильно определили угол.

  1. Проделайте тот же опыт с телом другой массы.

  2. Рассчитайте соответствующие коэффициенты трения скольжения для тел разной массы по формуле:

k = tg B

где k – коэффициент трения

B – угол наклона доски.

Вычислите среднее значение коэффициента трения скольжения:

kср=

  1. Определить погрешности измерений:

где kтаб определить по таблице:

Материал взаимодействующих тел

Коэффициент трения скольжения

Сталь-латунь

0,18

Сталь-текстолит

0,25

Сталь-дерево

0,5

6. Оформить отчет. Данные опытов и результаты вычислений занести в таблицу:

пп

Материал взаимодействующих тел

Угол наклона доски, B

tg B

Коэффициент трения, k

Δ k

δ k, %

опыт

k ср.

табл.

1

2

7. Сделайте выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

  1. Каков физический смысл силы трения скольжения?

  2. Как определить силу трения скольжения?

  3. Зависит ли коэффициент трения скольжения от массы тела? Подтвердите ответ формулами.

  4. На наклонной плоскости, составляющей угол 30º с горизонтом, лежит груз массой 100 кг. Коэффициент трения покоя равен 0,2. Найти силу трения. Будет ли тело покоиться или соскальзывать вниз?

  5. Брусок массой 0,5 кг прижат к вертикальной стене силой 10 Н, направленной горизонтально. Коэффициент трения скольжения между бруском и стеной равен 0,4. Какую минимальную силу надо приложить к бруску по вертикали, чтобы равномерно поднимать его вертикально вверх?

  6. Тело лежит на наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол 4º. При каком предельном значении коэффициента трения тело начнет скользить по наклонной плоскости? С каким ускорением будет скользить тело по плоскости, если коэффициент трения равен 0,03?

infourok.ru

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Определение коэффициента трения скольжения

Определение коэффициента трения скольжения

Цель работы: определить коэффициент трения скольжения для различных поверхностей (дерева по дереву и дерева по шлифовальной бумаге). Установить, от чего зависит коэффициент трения.

Введение

Силы трения возникают при соприкосновении твёрдых тел и направлены вдоль поверхности соприкосновения противоположно относительному перемещению. Непосредственное экспериментальное измерение силы трения затруднительно, но её значение можно найти, используя второй закон Ньютона. При равномерном перемещении бруска по горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы в любой момент справедливо равенство F = Fтр.ск . До начала движения сила трения покоя увеличивается при увеличении действующей на тело горизонтальной силы, причем значение силы трения покоя равно значению действующей силы Максимальное значение силы трения покоя зависит от:

1) свойств соприкасающихся поверхностей: материалов, качества обработки поверхностей, чистоты, наличия смазки — всё это определяется коэффициентом трения µ;

2) «степени проникновения» неровностей одной поверхности между неровностями другой что определяется силой давления одной поверхности на другую или равной ей по модулю силой реакции опоры . При движении тела по горизонтальной поверхности сила нормального давления тела, как правило, численно равна его весу и может по модулю совпадать с силой тяжести.

Сила трения скольжения так же, как и сила трения покоя, направлена вдоль поверхности соприкосновения в сторону, противоположную относительной скорости, и пропорциональна силе давления тела на поверхность:

Fтр.ск = µскN.

Коэффициент трения можно вычислить по формуле

µск = Fтр.ск / N.

Коэффициент трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей и слабо зависит от относительной скорости движения тел (в приближенных технических расчётах обычно считают, что коэффициент трения скольжения не зависит от относительной скорости скольжения).

Неподвижно стоящее тело труднее сдвинуть с места, чем затем равномерно перемещать по поверхности. На экране УИОД (рис. 1) вы будете наблюдать такую картину, из которой ясно, что максимальная сила трения покоя немного больше средней силы трения скольжения.

Описание эксперимента

В этой работе вам предлагается экспериментально определить коэффициент трения скольжения.

Измерение силы трения скольжения и веса тела будет производиться с помощью датчика силы.

По результатам измерений будет вычисляться значение коэффициента трения μ по формуле

Оборудование и материалы

Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы, показано на рис. 2.

Рис. 2

Задачи

1. Определить коэффициент трения скольжения для различных трущихся поверхностей.

2. Сравнить полученные данные.

3. Сделать выводы.

Выполнение эксперимента

Опыт 1. Определение коэффициента трения дерева по дереву

1. Ознакомьтесь с общими правилами техники безопасности по проведению практических работ в кабинете физики.

2. Перед началом работы проверьте подключение и работу датчика силы. Подключите датчик к УИОД. Выберите в меню файл пункт новый. Датчик должен определиться автоматически, тогда на экране устройства вы увидите изображение, показанное на рисунке 3.

Рис. 3

3. Измените Частоту замеров датчика на 50 Гц и Время эксперимента на 10 с (рис. 4). Примечание: при меньшей частоте опроса не удастся заметить отличие максимальной силы трения покоя от силы трения скольжения.

Рис. 4

4. Обнулите показания датчика, выбрав в меню Датчики пункт Ноль (рис. 5).

Рис. 5

5. Измерьте вес деревянного бруска с двумя грузами с помощью датчика силы. Занесите значение веса в таблицу.

6. Соберите экспериментальную установку, положите на брусок два груза. Медленно тяните датчик силы и наблюдайте увеличение силы трения покоя до момента начала скольжения ( рис. 6). Обратите внимание на то, что в момент начала скольжения бруска сила уменьшается!

Рис. 6

На экране УИОД вы увидите зависимость силы трения дерева по дереву как функцию времени.

7. Проанализируйте полученные данные. Определите среднее значение силы трения скольжения деревянного бруска с грузами по дереву. Для этого выполните следующее:

а — выделите стилусом участок графика, соответствующий скольжению тела;

б — выберите в меню Анализ пункт Статистика, затем пункт Сила;

в — статистические данные эксперимента отобразятся в поле, расположенном справа от графика. Занесите среднее значение силы в таблицу.

Опыт 2. Определение коэффициента трения дерева по шлифовальной бумаге.

8. Для проведения опыта 2 закрепите на трибометре полоски шлифовальной бумаги с помощью двустороннего скотча. Далее соберите экспериментальную установку. Повторите экспериментальные действия по пунктам 5—7 для трех номеров шлифовальной бумаги.

9. Распечатайте полученный результат. Для этого в меню Файл выберите пункт Печать, затем пункт График. Занесите результаты измерений и вычислений в таблицу.

10. Сделайте развернутый вывод после выполнения лабораторной работы.

Обработка результатов эксперимента

Занесите результаты эксперимента в таблицу 1.

Таблица 1.

Силы трения и коэффициенты трения для различных образцов
поверхностей

Контрольные вопросы

1. От чего зависит сила трения скольжения?

2. Что такое коэффициент трения, от чего он зависит?

3. Какие величины измеряются при выполнении лабораторной работы? Как определялся коэффициент трения в работе?

Дополнительные задания (используйте ПО Logger Pro )

1. Предложите еще один экспериментальный способ измерения коэффициента трения, не связанный с непосредственным измерением сил.

2. Обсудите происхождение погрешности и примерные ее границы во втором способе нахождения коэффициента трения.

infourok.ru

лабораторная работа по физике № 12

13

Московский
государственный технический

университет им.
Н. Э. Баумана.

Калужский филиал.

Т.С. Китаева, Н.А.
Орлова

«Определение
коэффициента трения

качения методом
наклонного маятника»

Методические
указания к выполнению лабораторной
работы № 12

по курсу механики,
молекулярной физики и термодинамики.

Калуга 2006 г.

Техника безопасности
при работе с наклонным маятником FPM-07.

При работе с
наклонным маятником FPM-07 необходимо
соблюдать общие правила по технике
безопасности труда, касающиеся устройств,
в которых имеются напряжения до 200
.

Прибор разрешается
эксплуатировать только при использовании
заземления.

Цель работы:
экспериментальное изучение основных
закономерностей, возникающих при трении
качения, и определение коэф­фициента
трения качения методом наклонного
маятника.

1. Теоретическая
часть.

Сплошь и рядом
силы трения являются вредными. Таковы,
напри­мер, силы трения, возникающие
между осью и втулкой, а также меж­ду
другими деталями машины. Они приводят
к преждевременному изно­су машин, и
с ними приходится бороться. Для этой
цели применяется смазка. Однако более
радикальным способом уменьшения сил
трения являемся замена трения скольжения
трением качения (шарикоподшип­ники).

Под трением качения
понимают трение, возникающее, например,
между шарообразным или цилиндрическим
телом, катящимся без сколь­жения по
плоской или изогнутой поверхности.
Трение качения фор­мально подчиняется
тем же законом, что и трение скольжения.
Од­нако коэффициент трения при качении
значительно меньше, чем при скольжении.

Возникновение
трения качения можно объяснить
деформациями шара и плоскости, имеющими
место в реальных условиях. При этом
могут возникать как упругие, так и
пластические деформации. Из-за деформации
поверхностей линия действия силы реакции
не совпадает с линией действия силы
нормального давления,
дей­ствующей на опору со стороны
катящегося тела, т.е. с линией дей­ствия
силы веса тела (Рис. 1.). Нормальная
составляющаяэтой силы реакции к плоскости численно
практически равна силе,
а горизонтальная составляющая представляет
собой силу трения качения.
Если цилиндр или шар движется по плоскости
без ускорения, должно выполняться
правило равенства моментов. Момент силы
трения качения относительно точкиравен произведению силы нормальной
реакции опоры,
на расстояние смещениявследствие контактных деформаций точки
приложения:

(1)

где
— плечо силы,;

— радиус тела.

Отсюда, для силы
трения качения получаем следующее
выражение

(2)

Величину
называют коэффициентом трения качения.
Коэффициент трения качения, таким
образом, представляет собой плечо силыи имеет размерность длины.

В данной работе
коэффициент трения качения шара по
плоскости определяется методом наклонного
маятника. В этом случае маятник
представляет шарик, подвешенный на нити
и катящийся по наклонной плоскости;
затухание этого маятника обусловлено
главным образом трением качения.

Расчетная формула
для коэффициента трения качения имеет
следующий вид

(3)

где
— радиус шара;

— угол наклона
маятника, прочитанный на боковой шкале;

— число колебаний;

— начальное значение
угла отклонения маятника;

— угол отклонения
через
колебаний.

Вывод формулы (3)
смотрите в приложении на стр. 11 и 12.

2. Экспериментальная
часть.

2.1. Описание
установки.

Прибор «Наклонный
маятник FPM-07» представлен на Рис. 2. на
странице 8.

К основанию 2,
оснащенному четырьмя ножками с
регулируемой высотой, прикреплен
миллисекундомер 1 (FPM-14). В основании
закреплена труба 3, на которой смонтирован
корпус 4 с червяч­ной передачей.
Посредством оси червячная передача
соединена с кронштейном 5, на котором
прикреплена шкала I
(6) и шкала II
(7). В кронштейне закреплена колонка 8,
на которой подвешен на нити шар с
указателем 9. В кронштейн 5 по направляющим
вставляются образцы 10.

Для наклонения
маятника используется маховичок 11. К
крон­штейну 5 привинчен фотоэлектрический
датчик 12. Шары заменя­ются путем
отвинчивания шара от указателя и
навинчивания нового. Фотоэлектрический
датчик соединен с миллисекундомером
разъемом ZKI.

Вид лицевой панели
и задней стенки миллисекундомера FPM-14
представлен на Рис. 3.

2.2. Подготовка
установки к работе.

1. Установить в
кронштейн 5 по направляющим исследуемый
образец.

2. Произвести
выравнивание прибора при помощи ножек
основания та­ким образом, чтобы нить
подвеса маятника совпала с нулевым
деле­нием шкалы; установить угол
наклона образца 45
.

3. Подключить
миллисекундомер FPM-14 к сети (220 В).

4. Отклонить маятник
на некоторый небольшой угол.

5. Нажать кнопку
«Сеть».

6. Проверить, все
ли индикаторы измерителя высвечивают
цифру нуль, и светится ли лампочка
фотоэлектрического датчика.

7. Нажать кнопку
«Сброс».

8. Плавно отпустить
маятник. Убедиться, что маятник совершает
ко­лебательные движения, а миллисекундомер
производит отсчет времени и количества
полных периодов колебаний маятника.
Указатель, дол­жен пересекать световой
поток фотоэлектрического датчика. Длина
маятника регулируется вращением
маховичка верхнего кронштейна 13.

9. После совершения
маятником нескольких колебаний нажать
на кноп­ку «Стоп» и убедиться, что
счет времени и количества полных
перио­дов колебаний прекращается в
момент окончания очередного колебания
маятника.

10. Для повторения
эксперимента повторить пункты 4, 7, 8 и
9.

11. Выключить
установку, нажав на кнопку «Сеть».

3. Выполнение
эксперимента.

1. Отклонить маятник
на угол
(Рис..).

2. Нажать кнопку
«Сеть». Прибор готов к работе непосредственно
после подключения сетевого напряжения
и не нуждается в нагреве.

3. Нажать на кнопку
«Стоп» миллисекундомера при достижении
ампли­туды колебаний маятника
.
Снять показания миллисекундомера о
количестве полных колебаний маятника.

4. Повторить
эксперимент 10 раз.

5. Результаты
эксперимента занести в таблицу № 1 .

Таблица № 1.

Образец № 1, шарик
№ 1

1

2

…

10

6

6

…

6

6. Аналогичные
измерения произвести для углов наклона
образца 30
и 60.
Результаты эксперимента занести в
таблицу № 2, аналогичную таблице № 1.

7. Заменить образец
и произвести измерения для нового
образца.

8. Вычислить
по формуле (3).

9. Окончательный
результат эксперимента для каждого
образца представить в виде

(4)

Чтобы рассчитать
,
воспользуемся выражением для полуширины
доверительного интервала результата
косвенных измерений:

Подставляя значение
,
определенное по формуле (3), получим

(5)

где
,и— абсолютные погрешности прямых измерений,и.

Преобразуем
выражение (5) к виду, удобному для
вычислений:

Абсолютные
погрешности
,,ипринять равными цене деления соответствующих
шкал.

4. Литература.

1. И.В. Савельев.
«Курс общей физики». Т. 1. «Наука», М.
1977, М. 1982. Глава II. § 15 «Силы трения».

2. Д.В. Сивухин.
«Общий курс физики». Т. 3. «Наука». М.
1983.

3. И.В. Савельев.
«Курс общей физики в пяти книгах». М.
Астрель. А.С.Т. 2003.

Рис. 1. К вопросу о
возникновении силы трения качения.

Рис.
.
К выводу расчётной формулы (3).

Рис. 2. Наклонный
маятник FPM-07
(Вид спереди.).

Рис. 3. Универсальный
миллисекундомер FPM-14.
Лицевая панель и задняя стенка.

Рис. 4. Наклонный
маятник FPM-07
(Общий вид.).

5. Приложение.

Вывод формулы
(3) по Рис. 1′.

Шарик 1, подвешенный
на нити длиной
,
опирается на наклонную плоскость, угол
наклона которой можно изменять. Если
вывести шарик из поло­жения равновесия,
он будет катиться по плоскости, и его
движение примет характер затухающих
колебаний. Коэффициент трения качения
с помощью наклонного маятника определяют
путем измерения уменьшения амплитуды
его колебаний за определенное число
периодов.

За
периодов колебаний маятника шарик
переходит из положенияB
в положение B’.
При этом маятник теряет энергию
,
равную работе, затраченной на преодоление
сил сопротивления при изменении угла
отклонения маятника на величину,
где— длина дуги, которую описывает шарик.

где
— работа, затраченная на преодоление
силы трения качения;

;

— работа, затрачиваемая
на преодоление сопротивления среды и
трения в подвесе маятника;

— изменение положения
центра тяжести маятника.

Пренебрегая
ввиду ее малости, имеем

Из геометрических
соображений (Рис.
.)
найдем

Подставив
ив выражение,
получим

где
— радиус шара;

;

и
— амплитудные значения угла отклонения
маятника от положения равновесия в
начальный момент и черезполных колебаний, соответственно.

Из выражения
определяем коэффициент трения качения:

Путь, который
проходит центр тяжести маятника за
полных колебаний, равен:

где
.

При малых углах
и,
учитывая, что,
получим:

(3)

где
и— выраженные в радианах углы отклонения
маятника в начальный и конечный моменты
наблюдения.

studfiles.net

Практикум «Способы определения коэффициента трения скольжения»

Разделы:
Физика

(Занятие каникулярной школы для учащихся 8–9 кл.)

Цель:

  • Активизация мыслительной деятельности учащихся.
  • Формирование обобщенного умения проводить физические измерения.
  • Формирование обобщенного умения проводить экспериментальную проверку
    физических закономерностей.
  • Формирование умения систематизировать полученные результаты в виде
    таблицы, умение делать вывод на основе эксперимента.

Организация проведения практикума: Все учащиеся принимающие участие в
работе практикума делятся на группы. Каждая группа учащихся получает задание с
кратким описанием работы.

По окончании выполнения работы учащимся необходимо составить отчет. Отчет
состоит из таблицы, вычисления искомой величины и ее погрешности, вывода по
работе.

Ход работы

I. Вступительное слово учителя:

Если положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с
достаточной силой в горизонтальном направлении, то брусок станет двигаться.
Нетрудно убедиться, что в этом случае на брусок действуют четыре силы: в
вертикальном направлении – сила тяжести P и сила реакции опоры Q, равные по
модулю противоположные по направлению; в горизонтальном направлении – сила тяги
F и
противоположная по направлению сила трения Fmp.

Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы
модуль силы тяги был равен модулю силы трения.

На этом основан метод измерения силы трения. Следует приложить к бруску силу
тяги, которая будет поддерживать равномерное прямолинейное движение этого тела.
По этой силе тяги определяют модуль силы трения.


II. Практикум.

Задание группе I.


Определите коэффициент трения скольжения при движении бруска по
горизонтальной поверхности стола.

Оборудование: трибометр, деревянная
линейка, деревянный бруска с тремя отверстиями; динамометр; набор грузов по
механике.


Порядок выполнения работы.

  1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
  2. Измерьте вес бруска при помощи динамометра. Результат измерения веса
    запишите в таблицу.
  3. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого
    перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра.
  4. Результат измерения запишите в таблицу.
  5. Нагружая брусок одним, двумя и тремя грузами, измерьте в каждом случае
    силу трения. Данные занесите в таблицу.
  6. Вычислите коэффициент трения скольжения
  7. Определите инструментальную погрешность коэффициента трения.
  8. Сделайте вывод.

Легко убедиться, что в случае движения тела по горизонтальной поверхности
сила нормального давления равна силе тяжести, действующей на это тело:
N = P.
Это позволяет вычислить коэффициент трения:


Цена деления шкалы динамометра, ц.д
= 0,1 Н.

1. Определили вес бруска и груза с помощью динамометра, записали в таблицу.

2. Двигая брусок равномерно по деревянной линейке, определили силу тяги,
которая равна силе трения. Записали ее значение в таблицу.

Количество грузов Fтр,H P,
H		 µ
Без груза   0,6 ± 0,1  
Один груз 0,3 ± 0,1 1,6 ± 0,1 0,18 ± 0,06
Два груза 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19 ± 0,04
Три груза 0,7 ± 0,1 3,6 ± 0,1 0,19 ± 0,03

3. Определили коэффициент трения для каждого измерения силы трения, занесли
их в таблицу.

  4. Определили погрешность измерения для каждого значения коэффициента
силы трения.


Вывод:

1. Коэффициент трения равен 0,2.
2. Инструментальная погрешность измерения равна 0,06.
3. Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности стола
является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.


2. Сравните коэффициент трения покоя, скольжения и качения. Сделайте вывод.

Оборудование: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя
крючками – 2 шт., карандаши круглые – 2 шт.


Порядок выполнения работы.

1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.


2. Измерьте вес бруска с двумя грузами при помощи динамометра. Результат
измерения веса запишите в тетрадь.


3. Измерьте максимальную силу трения покоя бруска по столу. Для этого
положите брусок на стол, а на брусок два груза; к бруску прицепите динамометр и
приведите брусок с грузами в движение. Запишите показания динамометра,
соответствующее началу движения бруска.


4. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого
перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра.
Результат измерения силы запишите в тетрадь.


5. Измерьте силу трения качения бруска по столу. Для этого положите
брусок с двумя грузами на два круглых карандаша и перемещайте равномерно брусок
по столу при помощи динамометра. Результат измерения силы запишите в тетрадь.


6. Сделайте вывод о том, какая сила больше:
а) вес тела или максимальная сила трения покоя?
б) максимальная сила трения покоя или сила трения скольжения?
в) сила трения скольжения или сила трения качения?


7. Сравните коэффициент трения покоя, трения скольжения и трения качения.


Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

Вид трения Fтр,H P,
H		 µ
Трение покоя 0,9 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,35
Трение скольжения 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19
Трение качения 0,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,04


Вывод:

а) Вес тела больше чем максимальная сила трения покоя.

б) Максимальная сила трения покоя больше чем сила трения скольжения.

в) Сила трения скольжения больше чем сила трения качения.

г) При неизменном весе тела, наименьшее значение коэффициент трения имеет при
качении тела, а наибольшее в случае покоя.


3. Определите коэффициент трения скольжения при движении бруска вдоль
поверхности резины, нешлифованной деревянной рейки, наждачной бумаги.

Оборудование: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя
крючками – 2 шт., отрез линолеума, деревянная нешлифованная рейка, наждачная
бумага.


Порядок выполнения работы.

1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
2. Измерьте вес бруска при помощи динамометра. Результат измерения веса запишите
в таблицу.
3. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по поверхности резины,
деревянной нешлифованной линейки и по поверхности наждачной бумаги. Для этого
перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра.
Результат измерения запишите в таблицу.
4. Вычислите коэффициент трения скольжения.
5. Сделайте вывод.


Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

Виды трущихся поверхностей Fтр,H P,
H		 µ
Дерево по дереву (гладкая поверхность) 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19
Дерево по дереву (нешлифованная
деревянная рейка)		 0,9 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0, 35
Дерево по линолеуму 1,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0, 42
Дерево по наждачной бумаге   2,6 ± 0,1  


Вывод:

1. Сила трения:

а) зависит от рода трущихся поверхностей.
б) зависит от шероховатости трущихся поверхностей.
в) чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

2. Способы увеличения или уменьшения силы трения скольжения:

Увеличить: увеличить шероховатость трущихся поверхностей, насыпать между
трущихся поверхностей частицы (стружку, опилки, песок).

Уменьшить: шлифовка, полировка трущихся поверхностей, нанесение смазки.


Задание группе II.

Измерение коэффициент трения скольжения, используя наклонную плоскость


Оборудование: линейка деревянная от трибометра, брусок деревянный,
линейка измерительная, штатив.


Порядок выполнения работы.

1. Используя штатив, закрепите линейку под углом к столу.
2. Положите брусок на закрепленную под углом деревянную линейку.
3. Меняя угол наклона линейки, найдите такой максимальный угол, при котором
брусок еще покоится.
4. Измерьте длину основания линейки и высоту подъема линейки.
5. Рассчитайте значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево по
формуле:

6. Рассчитайте погрешность измерения.
7. Вывод.


Экспериментальные данные.

Измерили высоту подъема и длину основания линейки.


Вывод:

1. Коэффициент трения равен 0,3.
2. Погрешность измерения равна 0,0016.


2. Измерение коэффициента трения скольжения, через опрокидывание
бруска

Оборудование: брусок деревянный, линейка деревянная от
трибометра, нить, линейка ученическая.


Порядок выполнения работы.


Теоретическое обоснование: Брусок с привязанной к длинной грани нитью
поставьте торцом на горизонтальную поверхность стола и тяните за нить. Если нить
закреплена невысоко над поверхностью стола, то брусок будет скользить. При
определенной высоте h точки А крепления нити сила натяжения нити F опрокидывает
брусок.

Условия равновесия для этого случая относительно точки – угла опрокидывания:


Fh – mga/2
= 0;

Согласно II закону Ньютона:
F – Fтр
= 0;


N – mg =
0.


Обработка результатов.

1. Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о
дерево.
2. Определите погрешность измерений.
3. Запишите полученный ответ с учетом допущенных погрешностей измерений.
4. Сделайте вывод.


Экспериментальный расчет.


a = 45 ± 1 мм, h
= 80 ± 1 мм.

Вывод:

1. Коэффициент трения равен 0,28.
2. Инструментальная погрешность измерения равна 0,0098.


3. Измерение коэффициента трения скольжения с помощью карандаша.

Оборудование: карандаш, линейка деревянная от трибометра, линейка
ученическая.


Порядок выполнения работы.


Теоретическое обоснование: Поставьте карандаш на стол вертикально,
нажмите на него, наклоните и наблюдайте характер его падения. При небольших
углах наклона к вертикали карандаш не проскальзывает относительно поверхности
стола при любой величине силы, прижимающей его к столу. Проскальзывание
начинается с некоторого критического угла, зависящего от силы трения.

Записываем второй закон Ньютона в проекциях на координатные оси при угле
наклона, равном критическому. (Силой тяжести mg, действующей на карандаш, по
сравнению с большой силой F пренебрегаем).


Обработка результатов:

1. Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о
дерево.
2. Определите погрешность измерений.
3. Запишите полученный ответ с учетом допущенных погрешностей измерений.
4. Сделайте вывод.


Экспериментальный расчет.

1. Обработка результатов

α =
300,


µ= tgα
= sina /cosa


µ = 0,58


Вывод:

1. Коэффициент трения равен 0,58.


III. Подведение итогов практикума:

Сила трения скольжения зависит:

а) От рода трущихся поверхностей.
б) От шероховатости трущихся поверхностей.
в) Прямо пропорционально от силы давления.
г) Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности
является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.
д) Чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

Приложение.

23.04.2013

urok.1sept.ru

Лабораторная работа № 3 Измерение коэффициента трения скольжения… решение задачи

Решение задачи:

цель работы: определить коэффициент трения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке, используя формулу fтр = = μр. с помощью динамометра измеряют силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. эта сила равна по модулю силе трения fтp, действующей на брусок. с помощью того же динамометра можно найти вес бруска с грузом. этот вес по модулю равен силе нормального давления n бруска на поверхность, по которой он скользит. определив таким образом значения силы трения при различных значениях силы нормального давления, необходимо построить график зависимости fтр от р и найти среднее значение коэффициента трения (см. работу № 2).
основным измерительным прибором в этой работе является динамометр. динамометр имеет погрешность δд =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 δf = = 0,1 н.
средства измерения: динамометр.
материалы: 1) деревянный брусок; 2) деревянная линейка; 3) набор грузов.
порядок выполнения работы
1. положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. на брусок поставьте груз.
2. прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. замерьте при этом показание динамометра.
3. взвесьте брусок и груз.
4. к первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.
по результатам измерений заполните таблицу:

номер
опыта		 р, н δp, н fтр, н δfтр, н

5. по результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления и, пользуясь им, определите среднее значение коэффициента трения μср (см. работу № 2).
6. рассчитайте максимальную относительную погрешность измерения коэффициента трения. так как

(см. формулу (1) работы № 2).
из формулы (1) следует, что с наибольшей погрешностью измерен коэффициент трения в опыте с одним грузом (так как в этом случае знаменатели имеют наименьшее значение) .
7. найдите абсолютную погрешность

и запишите ответ в виде:

требуется определить коэффициент трения скольжения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке.
сила трения скольжения

где n — реакция опоры; μ — ко
эффициент трения скольжения, откуда μ=fтр/n;
сила трения по модулю равна силе, направленной параллельно поверхности скольжения, которая требуется для равномерного перемещения бруска с грузом. реакция опоры по модулю равна весу бруска с грузом. измерения обоих сил проводятся при помощи школьного динамометра. при перемещении бруска по линейке важно добиться равномерного его движения, чтобы показания динамометра оставались постоянными и их можно было точнее определить.
выполнение работы:

№ опыта вес бруска с грузом р, н сила трения fтр, h μ
1 1,35 0,4 0,30
2 2,35 0,8 0,34
3 3,35 1,3 0,38
4 4,35 1,7 0,39

вычисления:


рассчитаем относительную погрешность:
так как

видно, что наибольшая относительная погрешность будет в опыте с наименьшим грузом, т.к. знаменатель меньше

рассчитаем абсолютную погрешность
так как

видно, что наибольшая относительная погрешность будет в опыте с наименьшим грузом, т.к. знаменатель меньше.

рассчитаем абсолютную погрешность

полученный в результате опытов коэффициент трения скольжения можно записать как: μ = 0,35 ± 0,05.

davay5.com

No related posts.

Источник

Добавить комментарий