ID: 00007280
Используя брусок с крючком и нитью, динамометры 1 и 2, набор из трёх грузов, направляющую рейку А, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы трения скольжения между бруском и поверхностью горизонтальной рейки от силы нормального давления. С помощью динамометра 1 определите силу трения скольжения, помещая на брусок поочерёдно один, два и три груза. Для определения веса бруска с грузами воспользуйтесь динамометром 2. Абсолютную погрешность измерения сил принять равной цене деления используемого динамометра.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты измерений веса бруска с грузами и силы трения скольжения
с учётом погрешности измерения для трёх случаев в виде таблицы;
3) сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения между бруском и поверхностью рейки от силы нормального давления.
Источник: ФИПИ
Дано: брусок с крючком на горизонтальной рейке, динамометр 1 (для силы трения), динамометр 2 (для веса), три груза; погрешность $\pm 0{,}1$ Н.
Найти: как сила трения скольжения зависит от силы нормального давления.
Брусок кладём на горизонтальную рейку, к крючку через нить крепим динамометр 1 и тянем брусок равномерно — тогда его показание равно силе трения. Динамометром 2 измеряем вес бруска с грузами; на горизонтальной поверхности сила нормального давления равна весу: $N = P$.
Опыт 1 (брусок и один груз): $N = 2{,}0$ Н, сила трения $F_{тр} = 0{,}6$ Н.
Опыт 2 (брусок и два груза): $N = 3{,}0$ Н, $F_{тр} = 0{,}9$ Н.
Опыт 3 (брусок и три груза): $N = 4{,}0$ Н, $F_{тр} = 1{,}2$ Н.
В каждом опыте отношение силы трения к нормальному давлению примерно одинаково: $F_{тр}/N \approx 0{,}30$. При увеличении нормального давления в 1,5 и 2 раза сила трения растёт во столько же раз. Значит, сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления: $F_{тр} = \mu N$, где $\mu \approx 0{,}30$.