Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040049

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040049

Используя брусок с крючком, динамометры № 1 и № 2, грузы № 1 и № 2, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между бруском с двумя 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

Что нужно измерить. Коэффициент трения — это отношение силы трения к силе, прижимающей тело к поверхности. Значит, измерений будет два, и оба — динамометром, но по-разному расположенным.

Первое измерение — вес. Подвешиваем брусок вместе с грузами № 1 и № 2 к динамометру вертикально и записываем показание. Это вес $P$. На горизонтальной поверхности именно он равен силе, с которой брусок прижимается к рейке (её называют силой нормального давления $N$).

Второе измерение — сила трения. Кладём направляющую рейку поверхностью А вверх, ставим на неё брусок с теми же двумя грузами, цепляем динамометр к крючку и тянем горизонтально с постоянной скоростью. При равномерном движении брусок не разгоняется, поэтому сила тяги в точности уравновешена силой трения — прибор показывает именно её.

Какой динамометр под какую силу. Вес бруска с двумя грузами — сила большая, её берёт динамометр № 2 (погрешность $\pm 0{,}1$ Н). Сила трения в несколько раз меньше и укладывается в предел динамометра № 1, а он точнее ($\pm 0{,}02$ Н) — выгоднее мерить трение именно им.

Формула. $F_{тр} = \mu N$, а так как $N = P$, то $\mu = \dfrac{F_{тр}}{P}$.

Расчёт. Пусть вес оказался $3{,}0$ Н, а при равномерном движении динамометр показал $0{,}60$ Н: $\mu = \dfrac{0{,}60}{3{,}0} = 0{,}2$. Единиц измерения у коэффициента трения нет — ньютоны сокращаются.

Ответ

Расчётная формула: $\mu = \dfrac{F_{тр}}{N} = \dfrac{F_{тр}}{P}$, где $P$ — вес бруска с двумя грузами, $F_{тр}$ — сила трения скольжения при равномерном движении по поверхности А рейки. Вес (сила побольше) измеряют динамометром № 2 с погрешностью $\pm 0{,}1$ Н, силу трения (сила поменьше) — более точным динамометром № 1 с погрешностью $\pm 0{,}02$ Н. Прямые измерения: $P = (P \pm 0{,}1)$ Н, $F_{тр} = (F \pm 0{,}02)$ Н. Например, при $P = (3{,}0 \pm 0{,}1)$ Н и $F_{тр} = (0{,}60 \pm 0{,}02)$ Н коэффициент трения $\mu = 0{,}60/3{,}0 = 0{,}2$ (безразмерная величина).

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)