ЛБ 5. Лабораторная работа 5 Измерение коэффициента трения скольжения
 Скачать 23.7 Kb.
|
|
Лабораторная работа №5 Измерение коэффициента трения скольжения Цель работы: определить коэффициент трения деревянной каретки, скользящей по деревянной линейке, используя формулу Fтр = μN. Оборудование: деревянная линейка, каретка, динамометр, набор грузов. Теоретическая часть Сила трения скольжения возникает, если одно тело скользит по поверхности другого тела. Трение скольжения характеризуется силой трения, которая тормозит движение скольжения. Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе реакции опоры и коэффициенту трения скольжения. Сила трения равна произведению коэффициента трения скольжения на силу реакции опоры и вычисляется по формуле: Fтр=μ⋅N=µmg. При увеличении веса тела и коэффициента трения увеличивается сила трения. Сила трения скольжения действует в тех случаях, когда тело движется или его пытаются сдвинуть с места. Сила реакции опоры — сила, при помощи которой опора действует на тело. Сила реакции опоры — сила, при помощи которой опора давит на тело, которое находится на ней. Из третьего закона Ньютона следует, что сила реакции опоры всегда равна силе, при помощи которой тело воздействует на опору. На неподвижной горизонтальной поверхности сила реакции опоры всегда равна весу тела или силе тяжести: Fр=Fт. На наклонной плоскости сила тяжести и сила, при помощи которой тело воздействует на опору, различаются. Типы трения скольжения Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазочный материал), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя. По физике взаимодействия трение скольжения принято разделять на: Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазочными материалами — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя; Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком); Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазочного материала) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость; Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения; Граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (оксидные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения; Также можно классифицировать трение по его области. Силы трения, возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения. Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением. Коэффициент трения скольжения — отношение силы трения к нормальной составляющей внешних сил, действующих на поверхности тела.  Коэффициент трения скольжения выводится из формулы силы трения скольжения  Коэффициент трения скольжения Так как сила реакции опоры, это масса умножить на ускорение свободного падения, то формула коэффициента получается:  Ниже приведена таблица коэффициентов трения скольжения для некоторых материалов:
В Формуле мы использовали: µ— Коэффициент трения скольжения F— Сила трения скольжения N — Сила нормальной реакции опоры m — Масса тела g— Ускорение свободного падения Практическая часть Прикрепите динамометр к каретке и равномерно перемещайте его по горизонтально расположенной линейке Добейтесь равномерного движения и измерьте силу трения, действующую на каретку без груза и на брусок, нагруженный одним, двумя и тремя грузами, учитывая, что она равна силе тяги. Определите с помощью динамометра вес каретки, потом последовательно его вес с одним, двумя, тремя грузами. Заполните таблицу, учитывая, что вес тела на горизонтальной поверхности равен силе нормального давления.
Вычислите коэффициент трения скольжения. Сравните получившийся коэффициент трения (общий) с табличным. Начертите оси координат — горизонтальную для силы нормального давления (N) и вертикальную для силы трения скольжения (Fтр). Нанесите полученные вами четыре экспериментальные точки. Сделайте вывод о том, как зависит сила трения скольжения от силы нормального давления. Решите тест 1. Какую силу называют силой трения: а) силу взаимодействия поверхностей тел, которая препятствует их относительному движению б) силу взаимодействия между телами в) силу взаимодействия между телами, которая останавливает движущееся тело 2. Почему возникает сила трения: а) Только потому что поверхности тел шероховатые б) потому что шероховатости поверхностей тел зацепляются друг за друга, а молекулы, находящиеся на поверхностях, притягиваются в) потому что по закону всемирного тяготения тела притягиваются друг к другу 3. Один из видов силы трения: а) трения движения б) трения хождения в) трения скольжения 4. Один из видов силы трения: а) трения покоя б) трения хождения в) трения движения 5. Один из видов силы трения: а) трения движения б) трения хождения в) трения качения 6. При каком виде трения тел возникает наименьшая сила трения: а) в случае трения скольжения б) при трении качения в) при трении покоя 7. Как можно уменьшить трение: а) прижать тела друг к другу, отполировать поверхности б) смазать поверхности соприкасающихся тел, отполировать поверхности в) смазать поверхности соприкасающихся тел, сгладить поверхности 8. Трение вредно, когда: а) нож режет овощи б) конвейер перемещает детали в) автомобиль едет по скользкой дороге 9. Трение полезно в случае: а) работы механизмов с движущимися частями б) движения по песку в) шитья одежды 10. При смазке трущихся поверхностей сила трения: а) уменьшается б) увеличивается в) не изменяется 11. При равных нагрузках сила трения скольжения всегда … силе (силы) трения качения: а) меньше б) больше в) равна 12. Два бильярдных шара, столкнувшись, отталкиваются друг от друга за счет силы …, а затем останавливаются за счет силы …: а) упругости … трения б) трения … упругости в) трения … тяжести 13. В машинах, где имеется ременная передача, ремень натирают канифолью. Как изменяется при этом сила трения ремня о шкив: а) уменьшается б) не изменяется в) увеличивается 14. Электровоз, двигаясь равномерно, тянет железнодорожный состав силой 150 кН. Чему равна сила сопротивления (трения): а) 150 кН б) 130 кН в) 20 кН 15. В гололедицу тротуары посыпают песком, при этом сила трения подошв обуви о лед: а) уменьшается б) увеличивается в) не изменяется Решите задачи: Тело массой 5 кг движется по горизонтальной поверхности. Коэффициент трения о поверхность 0,8. Найдите силу трения между телом и поверхностью. Сани, запряженные собаками при движении по снегу могут действовать с максимальной силой 400 Н. Найдите массу саней с грузом, если коэффициент трения равен 0,1 Найти коэффициент трения, если сила тяги лошади 2000 Н и она может перевернуть груз массой 20 т. К холодильнику прилип магнит массой 30 г. Для того чтобы магнит скользил вниз прикладывают силу 1 Н. Какую силу надо приложить (N), чтобы переместить магнит вертикально вверх, если коэффициент трения равен 0,2. Найдите силу с которой прижимается магнит к холодильнику (F). Лыжник скатывается по склону, образующему угол α, равный 30°, с горизонтом. Коэффициент трения скольжения равен 0,10. Вычислите: а) ускорение; б) скорость, которую он приобретает через 6 с (принять начальную скорость за 0) |