Лабораторная работа № 1  6 Скольжение тел по наклонной плоскости

Цель:		изучение поступательного равноускоренного движения тел по наклонной плоскости, определение коэффициента трения скольжения.
Оборудование: наклонная плоскость с изменяющимся углом наклона, секундомер с фотодатчиками, набор тел.

Рассмотрим тело массой m, скользящее по наклонной плоскости с углом наклона  (см. рисунок). На тело действуют три силы: тяжести, трения, реакции опоры.

При этом сила трения скольжения пропорциональна силе реакции опоры

F_тр =  N,

где   коэффициент трения, зависящий от материалов соприкасающихся тел и качества обработки их поверхностей.

При скольжении тела по наклонной плоскости коэффициент трения определяется по формуле:

. (1)

На наклонной плоскости установлены два фотодатчика на расстоянии 0,5 м друг от друга. Тело устанавливается у первого (верхнего) фотодатчика у нанесенной черты, а затем отпускается без толчка. При движении тела первый фотодатчик включает секундомер. Когда тело достигнет второго (нижнего) фотодатчика отсчет времени заканчивается.

Порядок выполнения работы

1. Измерить промежуток времени, за которое тело проходит расстояние между фотодатчиками, при углах наклона 25, 30, 35 и 40. При каждом угле наклона измерения провести 5 раз и найти среднее значение. Результаты измерений занести в таблицу.

_ср = (₁ + ₂ + ₃ + ₄)/4 =

2. По формуле (1) рассчитать коэффициент трения скольжения  для каждого угла наклона. Найти среднее значение коэффициента трения.

3. Рассчитать абсолютные погрешности отдельных измерений .

₁ = ₁  _ср =

₂ = ₂  _ср =

₃ = ₃  _ср =

₄ = ₄  _ср =

, град	t1, с	t2, с	t3, с	t4, с	t5, с	tср, с		
25
30
35
40

4. Найти среднее значение абсолютной погрешности _ср.

_ср = (₁ + ₂ + ₃+ ₄)/4 =

5. Рассчитать относительную погрешность определения коэффициента трения скольжения:

=

7. Записать результат в виде:

 = 

Контрольные вопросы

1. Дать определения силы, ускорения. Записать формулу второго закона Ньютона.

2. Какие силы действуют на тело, помещенное на наклонную плоскость?

3. Записать формулу силы трения.

4. От чего зависит коэффициент трения скольжения?

Лабораторная работа № 1  7 Определение момента инерции махового колеса

Цель:		определение момента инерции маховика относительно оси, проходящей через центр масс.
Оборудование: маховик, набор грузов, линейка, штангенциркуль, секундомер.

Маховик, представляющий собой сплошной диск радиусом R и массой m_мах , насажен на вал радиусом r (см. рисунок). На вал намотана нить, к концу которой подвешен груз массой m. На груз действуют сила тяжести и сила натяжения нити, под действием которых он движется равноускоренно.

Момент инерции маховика определяется по формуле:

, (1)

где t  время прохождения грузом расстояния h.

Порядок выполнения работы

Задание 1.

Экспериментальное определение момента инерции маховика относительно оси, проходящей через центр масс.

1. Измерить радиус вала r.

2. Вращая маховик, поднять груз на высоту h, заданную преподавателем (высота отсчитывается от поверхности пола).

3. Определить время, за которое груз опускается с заданной высоты. Опыт провести три раза, результаты занести в таблицу.

4. Повторить измерения, меняя высоту h.

5. По формуле (1) рассчитать момент инерции маховика для каждого измерения (необходимо использовать t_ср). Найти среднее значение момента инерции маховика.

6. Рассчитать абсолютные погрешности отдельных измерений момента инерции:

I₁ = I_ср  I₁ =

I₂ = I_ср  I₂ =

I₃ = I_ср  I₃ =

7. Найти среднее значение абсолютной погрешности

 I_ср = (I₁ + I₂ + I₃)/3 =

Номер опыта	r, м	m, кг	h, м	t1, с	t2, с	t3, с	tср, с	I, кгм2	I, кгм2
1
2
3

8. Рассчитать относительную погрешность определения момента инерции:

=

9. Записать результат в виде: I_эксп = (I_ср   I_ср)

I_эксп = (  ) кгм².

Задание 2.

Теоретическое определение момента инерции маховика относительно оси, проходящей через центр масс.

1. По заданной массе и радиусу маховика рассчитать его момент инерции по формуле:

=

2. Сравнить результаты расчета и эксперимента:

=

Контрольные вопросы

1. Дайте определение момента инерции. Единицы измерения в СИ.

2. Как определяется момент инерции материальной точки и твердого тела?

3. Дайте определение момента силы. Единицы измерения в СИ.

4. Сформулируйте и запишите формулу основного закона динамики вращательного движения.

5. Как влияет на результат измерения момента инерции учет силы трения?

6. Докажите, что моментом инерции вала можно пренебречь.