Часть II. Определение коэффициента трения скольжения.

При соскальзывании бруска с наклонной плоскости на него действует несколько сил: сила тяжести , сила нормальной реакции опорыи сила трения скольжения(см. рис. 1). Запишем уравнение динамики поступательного движения бруска в проекциях на оси координат:

.

Учитывая, что сила трения скольжения равна где- коэффициент трения скольжения, и решая систему уравнений (1), (2) и (3), получаем

. (3)

Величину ускорения можно найти, измерив пройденный бруском путьи соответствующее время:

(4)

Формула получена при нулевом значении начальной скорости, что соответствует условиям опыта. Подставляя (4) в (3), получаем рабочую формулу для определения коэффициента трения скольжения:

(5)

Методика эксперимента. Бруски закрепляются в верхней точке наклонной плоскости с помощью электромагнита 5, управление которым осуществляется с помощью электронного секундомера СЭ1 (см. рис. 2). Пройденное бруском расстояние измеряется линейкой 6, закрепленной вдоль плоскости. Время соскальзывания бруска измеряется автоматически с помощью датчика 7, выключающего секундомер в момент касания бруском финишной точки.

Задание к работе

1. Ослабив винт 2 (рис.2), установите плоскость под углом 35⁰ к горизонту, электромагнит при этом должен находиться в нижней части плоскости. Закрепите плоскость в таком положении, зажав винт 2.

2. Включите секундомер СЭ-1. Убедитесь, что он находится в режиме №1.

3. Поместите брусок с большей массой (сталь-дерево) на наклонную плоскость в положении деревом вниз, прижмите торец бруска, на который наклеена металлическая пластина, к электромагниту. Убедитесь, что брусок удерживается в этом положении.

4. Нажмите кнопку «Пуск» секундомера. При этом происходит одновременное отключение электромагнита и включение секундомера. Выключение секундомера происходит автоматически в момент удара бруска по финишному датчику.

5. Запишите время соскальзывания бруска , пройденный бруском путь, угол наклона плоскости. Вычислите по формуле (5) коэффициент трения скольжения.

6. Повторите опыт пятикратно. Проведите статистическую обработку результатов. Результаты занесите в таблицу.

7. Повторите п.п. 3-6, повернув брусок в положение сталью вниз.

8. Повторите п.п. 3-8 для второго бруска, поместив его дюралью вниз.

9. Сравните полученные в опыте значения коэффициентов трения скольжения с табличными и с результатами измерения коэффициентов трения покоя.

Примечание

• Ускорение свободного падения м/с².

Контрольные вопросы

1. Какова цель данной лабораторной работы?

2. Какова физическая сущность трения? В чем отличие сухого трения от вязкого? Какие виды внешнего (сухого) трения вы знаете?

3. В чем отличие силы трения скольжения от силы трения покоя?

4. От чего зависит сила трения покоя? Что такое коэффициент трения покоя?

5. Дайте определение коэффициента трения скольжения. Чем определяется его величина?

6. Почему движение бруска по наклонной плоскости в данном эксперименте считается равноускоренным?

7. Является ли измерение коэффициента трения покоя по формуле (2) прямым?