Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040508

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040508

Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр № 2 с пределом измерения, равным 5 Н, набор из трёх грузов, направляющую рейку Б, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью горизонтальной рейки от силы нормального давления. Определите силу трения скольжения, помещая на каретку поочерёдно один, два и три груза. Для определения веса каретки с грузом(-ами) воспользуйтесь динамометром. Абсолютную погрешность измерения сил принять равной ±0,1 Н.

В бланке ответов:

1)   сделайте рисунок экспериментальной установки, указав способ измерения силы трения скольжения;

2)   укажите результаты измерений веса каретки с грузом(-ами) и силы трения скольжения с учётом погрешности измерения для трёх случаев в виде таблицы (или графика);

3)   сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки от силы нормального давления.

Источник: ФИПИ

Решение

Собираем установку. Рейку Б кладём горизонтально. На неё ставим каретку (брусок) с крючком, цепляем к крючку динамометр № 2 и тянем каретку вдоль рейки горизонтально с постоянной скоростью. Опыт делаем три раза: сначала с одним грузом на каретке, потом с двумя, потом с тремя. Перед каждым заездом отдельно измеряем вес каретки вместе с этими грузами — подвешиваем её к динамометру вертикально.

Что мы исследуем. Сила нормального давления — это сила, с которой тело прижимается к опоре. На горизонтальной поверхности она равна весу тела с грузами. Догружая каретку, мы увеличиваем прижимающую силу и смотрим, как на это отзывается трение.

Почему динамометр показывает силу трения. При равномерном движении каретка не разгоняется, значит тянущая сила уравновешена силой трения скольжения — стрелка динамометра показывает именно её. Тянуть надо плавно, без рывков.

Измерения. Для каждого из трёх случаев записываем пару чисел с погрешностью $\pm 0{,}1$ Н: вес каретки с грузом(-ами) и силу трения. Три пары сводим в таблицу или отмечаем тремя точками на графике зависимости $F_{тр}$ от $P$.

Как обработать. Посчитайте для каждого опыта отношение $\dfrac{F_{тр}}{P}$. Все три числа окажутся одинаковыми в пределах погрешности — это коэффициент трения между кареткой и рейкой. Точки на графике при этом ложатся на прямую, идущую из начала координат.

Вывод. Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления: увеличили прижимающую силу в два раза — трение тоже выросло вдвое.

Ответ

Установка: каретка (брусок) с крючком на горизонтальной рейке Б, динамометр № 2 тянет её горизонтально равномерно. Опыт повторяют трижды — с одним, двумя и тремя грузами. Каждый раз измеряют вес каретки с грузами $P$ (динамометр вертикально) и силу трения скольжения $F_{тр}$ (динамометр горизонтально при равномерном движении). Таблица: $P_1 = (2{,}0 \pm 0{,}1)$ Н — $F_1 = (0{,}6 \pm 0{,}1)$ Н; $P_2 = (3{,}0 \pm 0{,}1)$ Н — $F_2 = (0{,}9 \pm 0{,}1)$ Н; $P_3 = (4{,}0 \pm 0{,}1)$ Н — $F_3 = (1{,}2 \pm 0{,}1)$ Н. Вывод: сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления — во сколько раз увеличивается прижимающая сила (вес каретки с грузами), во столько же раз растёт сила трения, а их отношение $F_{тр}/P$ остаётся постоянным.
Другие задания по теме «Механика» (8)