Номер 9, страница 445 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Авторы: Касьянов В. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены
ISBN: 978-5-09-103621-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
3. Измерение коэффициента трения скольжения. Лабораторные работы - номер 9, страница 445.
№9 (с. 445)
Условие. №9 (с. 445)
скриншот условия

9. Отсоедините динамометр от бруска. На один из концов линейки поместите брусок с одним грузом и медленно приподнимите его (см. рис. 350). Измерьте высоту подъёма $\text{h}$ конца линейки, когда при небольшом толчке брусок начинает скользить вниз равномерно. ($\Delta h = 1$ см.)
Решение. №9 (с. 445)
9. Данное задание является описанием эксперимента по определению коэффициента трения скольжения $μ$ между бруском и поверхностью линейки. Для нахождения этого коэффициента необходимо выполнить измерения и провести вычисления, основанные на законах динамики.
Решение
Рассмотрим брусок с грузом, общей массой $m$, который равномерно скользит вниз по наклонной плоскости (линейке). Равномерное движение означает, что ускорение бруска равно нулю ($a=0$), и, согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, также равна нулю. На брусок действуют три силы: сила тяжести $P = mg$, направленная вертикально вниз; сила нормальной реакции опоры $N$, направленная перпендикулярно поверхности линейки; сила трения скольжения $F_{тр}$, направленная вдоль линейки вверх, против направления движения.
Введем систему координат, в которой ось $OX$ направлена вдоль наклонной плоскости вниз, а ось $OY$ – перпендикулярно ей. Угол наклона линейки к горизонту обозначим как $α$. Спроецируем силы на оси координат. Проекция на ось $OY$ приводит к уравнению $N - mg \cos \alpha = 0$, откуда следует, что сила нормальной реакции опоры равна $N = mg \cos \alpha$. Проекция на ось $OX$ дает уравнение $mg \sin \alpha - F_{тр} = 0$, откуда следует, что сила трения скольжения уравновешивает скатывающую силу: $F_{тр} = mg \sin \alpha$.
Сила трения скольжения по определению равна $F_{тр} = \mu N$, где $μ$ – искомый коэффициент трения скольжения. Подставим выражения для $N$ и $F_{тр}$ в это уравнение: $\mu (mg \cos \alpha) = mg \sin \alpha$. Сократив на $mg$ (при условии, что $mg \cos \alpha \ne 0$), получаем: $\mu = \frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = \tan \alpha$.
Таким образом, коэффициент трения скольжения равен тангенсу угла наклона, при котором тело скользит равномерно. Угол $α$ можно найти из геометрических соображений. Линейка, поднятый конец которой находится на высоте $h$, и горизонтальная поверхность образуют прямоугольный треугольник. Пусть длина линейки равна $L$. В этом треугольнике $L$ – гипотенуза, $h$ – катет, противолежащий углу $α$, а горизонтальная проекция линейки – катет, прилежащий к углу $α$, его длина равна $\sqrt{L^2 - h^2}$. Тангенс угла $α$ равен отношению противолежащего катета к прилежащему: $\tan \alpha = \frac{h}{\sqrt{L^2 - h^2}}$.
Следовательно, для вычисления коэффициента трения скольжения необходимо измерить длину линейки $L$ и высоту $h$, на которую поднят ее конец. Формула для расчета будет следующей: $\mu = \frac{h}{\sqrt{L^2 - h^2}}$.
Условие "при небольшом толчке" необходимо для того, чтобы преодолеть силу трения покоя (которая обычно больше силы трения скольжения) и инициировать движение. Если после толчка брусок движется равномерно, то угол наклона точно соответствует тому, при котором скатывающая сила равна силе трения скольжения. В условии также указана погрешность измерения высоты $\Delta h = 1$ см, что необходимо для расчета погрешности конечного результата при обработке данных лабораторной работы.
Ответ: Для решения задачи необходимо измерить длину линейки $L$ и высоту $h$, при которой брусок с грузом после легкого толчка скользит равномерно. Коэффициент трения скольжения $μ$ вычисляется по формуле $\mu = \frac{h}{\sqrt{L^2 - h^2}}$.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 9 расположенного на странице 445 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №9 (с. 445), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.