Номер 1, страница 358 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Лабораторные работы. 6. Измерение коэффициента трения скольжения - номер 1, страница 358.

Условие.

Лабораторные работы 6. Измерение коэффициента трения скольжения

Цель работы: измерить коэффициент трения скольжения дерева по дереву.

Средства измерения и материалы: трибометр, динамометр учебный, деревянный брусок, набор грузов (масса каждого груза равна 100 г).

Гипотеза исследования

Коэффициент трения скольжения дерева по дереву можно вычислить косвенно, используя формулу определения модуля силы трения скольжения. Между модулями силы трения скольжения и веса тела (силы нормального давления) существует функциональная связь.

Максимальную абсолютную погрешность косвенного измерения коэффициента трения скольжения определяют через относительные погрешности измерения модулей силы нормального давления и силы трения скольжения.

Конкретизируйте гипотезу исследования, используя цель работы, средства измерения и материалы.

Порядок выполнения работы

1. Соберите установку, как показано на рис. 276.

Рис. 276

Решение.

Гипотезу исследования можно конкретизировать, опираясь на цель работы, используемое оборудование и физический закон, описывающий трение скольжения.

1. Предполагается, что между силой трения скольжения $F_{тр}$ и силой нормального давления $\text{N}$ существует прямо пропорциональная зависимость, которая выражается формулой $F_{тр} = \mu N$. Коэффициент пропорциональности $\mu$ — это искомый коэффициент трения скольжения дерева по дереву.

2. В ходе эксперимента сила трения скольжения $F_{тр}$ будет измеряться напрямую с помощью учебного динамометра. Для этого деревянный брусок будет равномерно перемещаться по горизонтальной деревянной поверхности трибометра. Показание динамометра при равномерном движении будет равно модулю силы трения скольжения.

3. Сила нормального давления $\text{N}$ на горизонтальной поверхности равна весу тела $\text{P}$. Вес тела, в свою очередь, состоит из веса бруска и веса размещенных на нем грузов. Таким образом, силу нормального давления можно целенаправленно изменять, добавляя на брусок грузы известной массы (100 г каждый), и рассчитывать по формуле $N = (m_{бруска} + n \cdot m_{груза})g$, где $\text{n}$ — количество грузов.

4. Основная проверяемая гипотеза заключается в том, что коэффициент трения скольжения $\mu$, вычисленный как отношение измеренной силы трения к рассчитанной силе нормального давления ($\mu = \frac{F_{тр}}{N}$), не будет зависеть от силы нормального давления (т.е. от количества грузов на бруске) и будет являться постоянной величиной для данной пары материалов (дерево по дереву) в пределах погрешностей измерений.

5. Максимальная абсолютная погрешность косвенного измерения коэффициента трения $\Delta \mu$ будет рассчитана на основе погрешностей прямых измерений силы трения $\Delta F_{тр}$ (определяется по шкале динамометра) и силы нормального давления $\Delta N$ (определяется погрешностью измерения массы). Относительная погрешность вычисляется как сумма относительных погрешностей: $\frac{\Delta \mu}{\mu} \approx \frac{\Delta F_{тр}}{F_{тр}} + \frac{\Delta N}{N}$.

Ответ:

Гипотеза исследования состоит в том, что сила трения скольжения $F_{тр}$ между деревянным бруском и деревянной поверхностью, измеряемая динамометром, прямо пропорциональна силе нормального давления $\text{N}$, которую можно изменять с помощью набора грузов. Следовательно, коэффициент трения скольжения $\mu$, рассчитываемый по формуле $\mu = \frac{F_{тр}}{N}$, является постоянной величиной для данной пары поверхностей и не зависит от массы грузов на бруске. Экспериментальное подтверждение постоянства этого отношения при различных нагрузках и будет являться подтверждением гипотезы.