Ученик провел опыты по изучению силы трения скольжения, равномерно перемещая брусок с грузами по горизонтальным поверхностям с помощью динамометра (см. рис.).
Результаты измерений массы бруска с грузами m, площади соприкосновения бруска и поверхности S и приложенной силы F он представил в таблице.
На основании выполненных измерений можно утверждать, что сила трения скольжения
1) не зависит от площади соприкосновения бруска и поверхности
2) увеличивается с увеличением площади соприкасаемых поверхностей
3) увеличивается с увеличением массы бруска
4) зависит от рода соприкасающихся поверхностей
Решение
Анализ данных таблицы:
Чтобы сделать вывод о зависимости силы трения от какого-либо параметра, необходимо, чтобы в опытах менялся только этот параметр, а все остальные оставались неизменными.
Проверяем утверждение 1 — сила трения не зависит от площади соприкосновения:
Для проверки нужны опыты с одинаковой массой и поверхностью, но разной площадью. В таблице такие опыты отсутствуют. Доказать по таблице невозможно.
Проверяем утверждение 2 — увеличивается с увеличением площади:
Из формулы F_{\text{тр}} = \mu N = \mu Mg следует, что площадь в неё не входит. Это утверждение неверно.
Проверяем утверждение 3 — увеличивается с увеличением массы:
Это физически верно (F_{\text{тр}} = \mu Mg), однако в таблице нет опытов с одинаковой поверхностью и площадью, но разной массой. Доказать по таблице нельзя.
Проверяем утверждение 4 — зависит от рода соприкасающихся поверхностей:
В двух опытах масса и площадь контакта одинаковы, но поверхность разная (деревянная рейка и пластиковая). При этом сила F различается. Это можно доказать по таблице.
F_{\text{тр}} = \mu N = \mu Mg
Коэффициент \mu зависит от рода поверхностей — это подтверждается опытом.