Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00039914

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00039914

Используя брусок с крючком, динамометры № 1 и № 2, грузы № 1, № 2 и № 3, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между бруском с тремя грузами и поверхностью рейки. Используйте поверхность рейки, обозначенную А. Абсолютная погрешность измерения силы при помощи динамометра № 1 равна ±0,02 Н, а при помощи динамометра № 2 равна ±0,1 Н. В бланке ответов № 2: 1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав способ измерения силы трения скольжения; 2) запишите формулу для расчёта коэффициента трения скольжения; 3) укажите результаты измерения веса бруска с грузами и силы трения скольжения при движении бруска с грузами по поверхности рейки с учётом абсолютных погрешностей измерений; 4) запишите значение коэффициента трения скольжения.

Источник: ФИПИ

Решение

Собираем установку. Кладём направляющую рейку на стол поверхностью А вверх. Ставим на неё брусок с крючком и нагружаем тремя грузами (№ 1, № 2, № 3). Опыт состоит из двух измерений: сначала подвешиваем брусок с грузами к динамометру вертикально и узнаём их общий вес, потом ставим на рейку и тянем динамометром горизонтально с постоянной скоростью, снимая показание.

Зачем два динамометра. Динамометр № 1 точнее ($\pm 0{,}02$ Н), но рассчитан на меньшие силы; динамометр № 2 «грубее» ($\pm 0{,}1$ Н), зато выдерживает большую нагрузку. Вес бруска с тремя грузами — сила немаленькая, её берёт на себя динамометр № 2. Сила трения заметно меньше веса, поэтому для неё выбирают динамометр № 1 — если, конечно, она не выходит за его предел измерения.

Почему показание равно силе трения. При равномерном движении брусок не разгоняется: тянущая сила уравновешена силой трения скольжения, и прибор показывает именно её. Сила, прижимающая брусок к рейке (сила нормального давления $N$), на горизонтальной поверхности равна весу бруска с грузами.

Формула. $F_{тр} = \mu N$, откуда $\mu = \dfrac{F_{тр}}{N} = \dfrac{F_{тр}}{P}$.

Измерения. $P = (P \pm 0{,}1)$ Н (динамометр № 2), $F_{тр} = (F \pm 0{,}02)$ Н (динамометр № 1).

Расчёт. Пусть вес оказался $4{,}0$ Н, а при равномерном движении динамометр показал $0{,}80$ Н: $\mu = \dfrac{0{,}80}{4{,}0} = 0{,}2$. Коэффициент трения — число без единиц измерения, ведь ньютоны делятся на ньютоны.

Ответ

Расчётная формула: $\mu = \dfrac{F_{тр}}{N} = \dfrac{F_{тр}}{P}$. Вес бруска с тремя грузами измеряют динамометром № 2 (большая сила, погрешность $\pm 0{,}1$ Н), силу трения скольжения при равномерном движении по поверхности А — динамометром, в предел которого она укладывается (для меньшей силы точнее динамометр № 1 с погрешностью $\pm 0{,}02$ Н). Прямые измерения: $P = (P \pm 0{,}1)$ Н, $F_{тр} = (F \pm 0{,}02)$ Н. Например, при $P = (4{,}0 \pm 0{,}1)$ Н и $F_{тр} = (0{,}80 \pm 0{,}02)$ Н коэффициент трения $\mu = 0{,}80/4{,}0 = 0{,}2$ (величина безразмерная).

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)