Вопросы к допуску

1. В чем заключается цель данной лабораторной работы?

2. Сформулируйте закон сохранения энергии для данной лабораторной работы.

3. Поясните, какие физические величины входят в рабочую формулу. Как они измеряются?

Краткая теория

Пусть требуется определить коэффициент трения нижней грани тела А (масса m₁) о поверхность К. (рис.1)

Собирают установку, показанную на рисунке. Тело m₁ располагается на поверхности К у опоры В. К нему привязывают нить, перекинутую через блок и закрепленную у опоры Б. Удерживая тело А у опоры В, к блоку, подвешивают груз массой m₂.

Рис.1

Груз m₂ на высоте h₁ обладает потенциальной энергией m₂gh₁. После скольжения и остановки тело А проходит по поверхности К путь l. При этом груз m₂ расположится на высоте h₂.(рис.1) и обладает потенциальной энергией m₂gh₂. Изменение потенциальной энергии груза П произошло за счет совершения работы против сил трения, которая равна:

A=F_тр l=Nl=m₁ gl.

Из закона сохранения энергии: -П=А_тр; или

m₁ gl=m₂gh₁- m₂gh₂;

Отсюда коэффициент трения скольжения равен:

Ход работы и обработка результатов измерения

1. Определите массы грузов m₁ и m₂.

2. Проведите опыт не менее 5 раз для каждой пары трущихся поверхностей (поворачивая брусок А разными гранями).

3. Измерьте в каждом случае h₁, h₂, l.

4. Рассчитайте коэффициент трения скольжения для каждой пары поверхностей.

5. Результаты занесите в таблицу:

№ опыта	h1	h2	h1-h2	l	m1	m2			
1 2 3 4 5
Среднее значение

6. Рассчитайте относительную погрешность по следующей формуле:

;

Δ(h₁-h₂), Δl – инструментальная погрешность линейки.

Определите абсолютную погрешность:

=_ср

и представьте окончательный результат в виде:

=_ср

Сравните полученные коэффициенты трения скольжения с табличными данными (см. Приложения табл.5).

7. Сделайте вывод по результатам работы.

Контрольные вопросы

1. Объясните механизм возникновения сухого трения.

2. К какому виду взаимодействия относится сила сухого трения? По какой формуле определяется эта сила?

3. От каких физических величин зависит коэффициент сухого трения?

4. Сформулируйте закон сохранения энергии в механике.

5. Выведите формулу для определения коэффициента сухого трения энергетическим методом.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

Приборы и принадлежности: наклонная поверхность, шар, цилиндр, полый цилиндр, линейка, копировка, лист бумаги.

Вопросы к допуску

1. В чем заключается цель данной лабораторной работы?

2. По какой формуле можно определить теоретическую скорость тела в нижней точке наклонной плоскости? На каком законе основан вывод этой формулы? Какие величины нужно будет измерить?

3. По какой формуле можно определить экспериментальную скорость тела в нижней точке наклонной плоскости? Какие величины нужно будет измерить в этом случае?

4. Как можно изучить зависимости скорости от высоты поднятия тела?

5. Как можно изучить зависимости скорости от формы тела?

Краткая теория

В данной лабораторной работе необходимо определить скорость тела в нижней точке наклонной плоскости двумя способами: теоретически, исходя из закона сохранения энергии, и экспериментально, используя физическую задачу кинематики движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Первый способ (теоретический)

Исследуемое тело (шар, цилиндр, полый цилиндр) в точке А обладает запасом потенциальной энергии mgh (рис.1.). В точке В приобретает кинетическую энергию поступательного движения и кинетическую энергию вращательного движения . По закону сохранения энергии:

(1)

В данной работе скорость V тела теоретически можно найти следующим образом. Из формулы (1) и соотношения

(2)

где (3)

J – момент инерции тела,

R – радиус испытуемого тела,

ω – угловая скорость в точке В.

При вычислении скорости шара следует брать момент инерции для сплошного цилиндра , для тонкостенного цилиндра .

Подставляя значение J в формулу (3), находят значение k для данного тела. Из формулы (2), зная высоту наклонной плоскости h, определяют теоретически скорость V.