Фізика. Рівень стандарту. 10 клас. Головко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

Лабораторна робота № 5. Вимірювання коефіцієнта тертя

Мета. Ознайомитися з двома способами визначення коефіцієнта тертя; виміряти коефіцієнт тертя дерева по дереву, переконатися у залежності сили тертя від сили нормального тиску на поверхню.

Обладнання: динамометр, набір тягарців, лінійка, дерев’яний брусок, штатив з муфтами і лапкою, вимірювальна стрічка.

Теоретичні відомості

Перший спосіб полягає у вимірюванні за допомогою динамометра сили, з якою треба рівномірно тягти брусок з тягарцями по горизонтальній поверхні. Ця сила за модулем дорівнює силі тертя Fтep, яка діє на брусок. За допомогою того самого динамометра можна знайти силу тяжіння бруска з тягарцем Р. Ця сила за модулем дорівнює силі нормального тиску N бруска на поверхню ковзання. Визначивши таким способом значення сили тертя для різних значень сили нормального тиску, можна знайти коефіцієнт тертя:

Другий спосіб вимірювання коефіцієнта тертя дає змогу визначити дослідним шляхом не сили, а довжини відрізків. Для цього користуються рівномірним рухом бруска по похилій площині. Якби не було тертя, брусок мав би зісковзнути з поверхні вниз.

Однак, при невеликому куті нахилу цього не відбувається, оскільки ковзанню протидіє тертя спокою F1, яка дорівнює складовій сили тяжіння Р, і збільшується разом з F1 зі збільшенням кута нахилу площини. За певного значення кута нахилу α брусок починає рівномірно ковзати вниз по похилій площині. Тепер на нього починає діяти сила тертя ковзання, але, оскільки за абсолютним значенням вона приблизно дорівнює максимальній силі тертя спокою, для визначення коефіцієнта тертя ковзання ми можемо скористатися максимальним значенням сили тертя спокою:

Мал. 7. Тіло на похилій площині

З цієї формули випливає, що для знаходження коефіцієнта тертя достатньо виміряти висоту й основу похилої площини, за яких починається ковзання бруска.

Хід роботи

І частина.

1. Покладіть брусок на горизонтально розташовану дерев’яну лінійку. На брусок поставте тягарець.

2. Прикріпивши динамометр горизонтально до бруска, тягнути за нього так, щоб брусок рухався рівномірно вздовж лінійки. Записати при цьому покази динамометра.

3. Зважити брусок і тягарець.

5. Повторити дослід, поступово докладаючи на брусок тягарці.

6. Знайти середнє арифметичне значень коефіцієнтів тертя, визначених у різних дослідах.

7. Знайти похибку кожного з дослідів — різницю між μсер і значеннями μ, одержаними в різних дослідах.

8. Визначити середнє арифметичне похибок дослідів Δμсер.

9. Скласти таблицю результатів дослідів.

Таблиця 5

10. Записати результати вимірювань у вигляді μ = μсер ± Δμсер.

ІІ частина

1. Поклавши на лінійку брусок із тягарцями, повільно змінювати її нахил, піднімаючи край лінійки, поки брусок на почне ковзати вздовж похилої площини.

2. Затиснути лінійку в знайденому положенні лапкою штатива і переконатися, що брусок рухається рівномірно.

3. За допомогою вимірювальної стрічки визначити висоту h і основу b похилої площини.

5. Повторити дослід, змінюючи кількість тягарців на бруску.

6. Знайти середнє арифметичне значень коефіцієнта тертя і середню похибку вимірювань.

7. Скласти таблицю результатів дослідів.

Таблиця 6

№ досліду

Кількість тягарців

h, м

b, м

μ

μсер

Δμ

Δμсер

8. Записати результати вимірювань у вигляді: μ = μсер ± Δμсер.

9. Порівняти коефіцієнти тертя, знайдені першим і другим способами.