Контрольные вопросы.

1. 1. Какова цель данной лабораторной работы?

2. 2. Какой закон сохранения позволяет получить зависимость скорости пули, выпущенной из пружинного пистолета, от ее массы? Какие предположения при этом делаются?

3. 3. Выполняется ли закон сохранения механической энергии системы маятник-пуля при ударе?

4. 4. В какой момент опыта выполняется закон сохранения импульса для системы маятник-пуля?

5. 5. Начиная с какого момента опыта можно использовать закон сохранения механической энергии для системы маятник-пуля?

6. 6. Как рассчитать долю кинетической энергии пули, которая расходуется на неупругую деформацию при ударе?

7. 7. Где при выводе рабочей формулы используется тот факт, что маятник движется поступательно?

8. 8. Как измениться смещение маятника, если изменить его массу?

9. 9. Как измениться смещение маятника, если изменить длину подвеса?

10. 10. Какие величины в опыте определяются путем прямых, а какие – косвенных измерений?

11. 11. Как оценить средние значения при прямых и как при косвенных измерениях?

Лабораторная работа № 2 определение коэффицентов трения скольжения и покоя

Цель работы: ознакомиться с одним из способов измерения коэффициентов трения скольжения и покоя.

Требуемое оборудование: Модульный учебный комплекс МУК-М2, блок секундомер электронный СЭ1, блок механический БМ2.

Краткие теоретические сведения. Силой трения называется сила, возникающая при соприкосновении поверхностей двух тел и препятствующая их взаимному перемещению. Она приложена к телам вдоль поверхности их соприкосновения и направлена всегда противоположно относительной скорости перемещения. Если соприкасающиеся тела неподвижны друг относительно друга, то говорят о силе трения покоя; при относительном перемещении говорят о силе трения скольжения. В случае если одно из тел катиться по поверхности другого без проскальзывания, то говорят о трении качения.

Часть I. Определение коэффициента трения покоя.

Сила трения покоя не является однозначно определенной величиной. В зависимости от приложенной силы тяги величина силы трения покоя меняется от 0 до- того значения силы, когда брусок начинает двигаться. Поэтому

.

Обычно силой трения покоя называют максимальную силу трения покоя .

Сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения тел и пропорциональна силе нормального давления (а, следовательно, равной ей силе реакции опоры):

(1)

Величина называется коэффициентом трения покоя. Коэффициент трения покоя зависит от трущихся материалов и от качества обработки поверхностей.

Для определения коэффициента трения удобно использовать наклонную плоскость (рис. 1). При медленном увеличении угла наклона плоскости можно найти такой угол , при котором брусок скачкообразно сдвинется с места и начнет скользить по плоскости. В данном случае на брусок будут действовать три силы: сила тяжести, сила реакции опорыи сила трения. Выберем направление координатной осивдоль плоскости вниз, а координатной осиперпендикулярно плоскости вверх.

Рис. 1

При отсутствии ускорения равнодействующая всех трех сил равна нулю. Запишем систему уравнений исходя из второго закона Ньютона:

Из системы уравнений следует . Исходя из выражения (1) можно получить

. (2)

Методика эксперимента. Определить коэффициент трения покоя можно с помощью узла «плоскость», входящего в состав модульно учебного комплекса МУК-М2.

Рис. 2

Установка представляет собой наклонную плоскость 1, которую с помощью винта 2 можно устанавливать под разными углами к горизонту (рис.2). Уголизмеряется с помощью шкалы 3. На плоскость может быть помещен брусок 4 массой. Предусмотрено использование двух брусков разной массы. Каждый брусок состоит из двух частей, изготовленных из различных материалов: дерево-дюраль и дерево-сталь.

Изменяя угол наклона плоскости можно найти такой угол, при котором брусок скачком сдвинется с места и начнет скользить по плоскости. Используя формулу (2) можно рассчитать коэффициент трения покоя бруска.

Задание к работе

1. Получите допуск к выполнению работы у преподавателя.

2. Ослабив винт 2 (рис.2), установите плоскость под углом 0⁰ к горизонту. Поместите брусок 4 (сталь-дерево) на наклонную плоскость в положении деревом вниз.

3. Медленно изменяя угол наклона плоскости, найдите такой угол, при котором брусок скачком сдвинется с места и начнет скользить по плоскости. Запишите угол наклона плоскости . Вычислите по формуле (2) коэффициент трения покоя.

4. Повторите опыт пятикратно. Проведите статистическую обработку результатов по стандартной методике и занесите все результаты в таблицу.

5. Повторите п.п. 1-3, повернув брусок в положение сталью вниз.

6. Повторите п.п. 1-4 для второго бруска, положив его дюралью вниз.