Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040168

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040168

Используя брусок с крючком, динамометры № 1 и № 2, груз № 1, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между бруском с грузом 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 грузом и силы трения скольжения при движении бруска с грузом по поверхности рейки с учётом абсолютных погрешностей измерений; 4) запишите значение коэффициента трения скольжения.

Источник: ФИПИ

Решение

Собираем установку. Кладём направляющую рейку поверхностью А вверх. На неё ставим брусок с крючком и надеваем сверху груз № 1. Цепляем к крючку динамометр и тянем брусок вдоль рейки горизонтально с постоянной скоростью. Отдельным измерением находим вес бруска вместе с грузом — подвешиваем их к динамометру вертикально.

Зачем два разных динамометра. Динамометр № 1 точнее (его погрешность $\pm 0{,}02$ Н), но у него меньше предел измерения; динамометр № 2 «грубее» ($\pm 0{,}1$ Н), зато рассчитан на большие силы. Вес бруска с грузом — сила побольше, её удобно мерить динамометром № 2. Сила трения меньше веса, она попадает в предел динамометра № 1, и его лучше взять для неё: чем точнее прибор, тем аккуратнее результат.

Почему показание равно силе трения. При равномерном движении брусок не разгоняется, значит сила тяги динамометра полностью уравновешена силой трения скольжения — прибор показывает именно её. А сила, прижимающая брусок к рейке (сила нормального давления $N$), на горизонтальной поверхности равна весу бруска с грузом.

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 $2{,}0$ Н, а при равномерном движении динамометр № 1 показал $0{,}60$ Н. Тогда $\mu = \dfrac{0{,}60}{2{,}0} = 0{,}3$. Коэффициент трения единиц измерения не имеет — мы делим ньютоны на ньютоны.

Ответ

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

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)