Номер 5, страница 350 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Лабораторные работы. 4. Определение коэффициента трения скольжения - номер 5, страница 350.

Условие.

5. Оцените (качественно), подтверждается ли на опыте, что сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления: находятся ли все экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат.

Решение.

5. Решение

Теоретическая зависимость силы трения скольжения $F_{тр}$ от силы нормального давления $\text{N}$ (также обозначаемой как сила реакции опоры) выражается формулой закона Амонтона — Кулона: $F_{тр} = \mu N$. В этой формуле $\mu$ – это коэффициент трения, который является постоянной величиной для данной пары контактирующих поверхностей.

Данное уравнение является уравнением прямой пропорциональности. Это означает, что при увеличении силы нормального давления $\text{N}$ в несколько раз, сила трения $F_{тр}$ увеличивается во столько же раз.

В графическом представлении зависимость вида $y = kx$, где $\text{k}$ – постоянный коэффициент, представляет собой прямую линию, которая проходит через начало координат (точку с координатами (0,0)). В нашем случае, если построить график, откладывая по оси абсцисс (горизонтальной) значения силы нормального давления $\text{N}$, а по оси ординат (вертикальной) – соответствующие значения силы трения $F_{тр}$, то теоретическая зависимость $F_{тр} = \mu N$ будет выглядеть как прямая, исходящая из начала координат.

Чтобы оценить, подтверждается ли эта зависимость экспериментально, необходимо нанести на этот график точки, соответствующие полученным в опыте парам значений ($N_i, F_{тр,i}$).

Если эксперимент подтверждает теорию, то все экспериментальные точки должны располагаться близко к одной прямой линии, проходящей через начало координат. На практике из-за неизбежных погрешностей измерений точки не будут лежать строго на одной прямой, а будут иметь некоторый разброс вокруг нее. Если через эти точки можно провести прямую (линию тренда), которая проходит через начало координат, то можно считать, что прямая пропорциональность между силой трения и силой нормального давления подтверждена.

Таким образом, качественная оценка заключается в визуальном анализе графика: если экспериментальные точки выстраиваются вдоль прямой, проходящей через начало координат, то гипотеза подтверждается.

Ответ: Да, на опыте подтверждается, что сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления, если все экспериментальные точки на графике зависимости $F_{тр}$ от $\text{N}$ располагаются вблизи одной прямой, проходящей через начало координат. Небольшой разброс точек относительно этой прямой является допустимым и объясняется погрешностями измерений.