Ход работы, страница 36 - гдз по физике 7 класс лабораторный практикум Холина, Березин

Лабораторные работы. Лабораторная работа № 9 «Исследование зависимости силы трения скольжения от веса тела и площади соприкосновения тела с поверхностью» - страница 36.

Условие.

Лабораторная работа № 9

https://go.prosv.ru/oPCp3H

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ОТ ВЕСА ТЕЛА И ПЛОЩАДИ СОПРИКОСНОВЕНИЯ ТЕЛА С ПОВЕРХНОСТЬЮ

► Цель работы

Исследовать зависимость силы трения скольжения от веса тела и площади соприкосновения тела с поверхностью.

► Приборы и материалы

Динамометр, рейка, деревянный брусок, набор грузов массой 100 г каждый.

► Подготовка к работе

Деревянный брусок (рис. 16), на котором сверху помещаются грузы, присоединён к динамометру. При прикладывании к динамометру внешней силы брусок может перемещаться по горизонтально расположенной рейке. Если пружина динамометра горизонтальна и движение бруска равномерное, то сила трения скольжения уравновешивает силу упругости пружины и может быть измерена динамометром. Сила, с которой брусок с грузами давит при этом на рейку, равна весу бруска с грузами и может быть измерена при подвешивании бруска и грузов к динамометру.

В работе предлагается: 1) нагружая брусок, исследовать зависимость силы трения скольжения от веса тела; 2) проверить справедливость гипотезы: «Сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тела с поверхностью».

Рис. 16

► Ход работы

1. Определите цену деления шкалы динамометра.

2. Измерьте вес бруска с одним грузом с помощью динамометра и запишите в таблицу результат с учётом абсолютной погрешности, приняв её равной цене деления шкалы динамометра.

№ опыта	Вес тела $P \pm \Delta P$, Н	Сила трения скольжения $F_{\text{тр}} \pm \Delta F$, Н
		Широкая грань	Узкая грань

3. Положите брусок с одним грузом на левый край рейки широкой гранью. С помощью горизонтально расположенного динамометра равномерно перемещайте брусок по поверхности рейки. Измерьте силу трения скольжения и запишите в таблицу результат измерения с учётом абсолютной погрешности, приняв её равной цене деления шкалы динамометра (так можно считать, если размах колебаний указателя динамометра меньше цены деления).

4. Повторите измерения, нагружая брусок поочерёдно двумя грузами, а затем тремя. Результаты измерений запишите в таблицу.

5. Видоизмените опыт, положив брусок узкой гранью на левый край рейки. Повторите измерения (см. п. 3, 4). Результаты измерений запишите в таблицу.

6. Проанализируйте полученные результаты. Сделайте вывод: 1) зависит ли (и если зависит, то как) сила трения скольжения от веса тела; 2) подтверждают ли результаты измерений гипотезу о том, что сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел.

Решение.

Цель работы

Исследовать зависимость силы трения скольжения от веса тела и площади соприкосновения тела с поверхностью.

Приборы и материалы

Динамометр, рейка, деревянный брусок, набор грузов массой 100 г каждый.

Ход работы

1. Определим цену деления шкалы динамометра. Предположим, что между отметками 0 Н и 1 Н на шкале динамометра находится 10 делений. Тогда цена деления (ЦД) составляет:

ЦД = (1 Н - 0 Н) / 10 = 0,1 Н.

Абсолютную погрешность измерений силы и веса примем равной цене деления динамометра: $ \Delta F = \Delta P = 0,1 $ Н.

2-5. Проведем измерения согласно пунктам 2-5 в условии. Для этого сначала измерим вес бруска с одним, двумя и тремя грузами. Затем измерим силу трения скольжения при равномерном движении бруска по рейке, сначала на широкой грани, а затем на узкой. Результаты измерений занесем в таблицу.

№ опыта	Вес тела $P \pm \Delta P$, Н	Сила трения скольжения $F_{тр} \pm \Delta F$, Н
		Широкая грань	Узкая грань
1	2,0 ± 0,1	0,5 ± 0,1	0,5 ± 0,1
2	3,0 ± 0,1	0,7 ± 0,1	0,7 ± 0,1
3	4,0 ± 0,1	1,0 ± 0,1	1,0 ± 0,1

6. Проанализируем полученные результаты и сделаем вывод.

Анализ результатов и вывод

1) Зависимость силы трения от веса тела.

Из таблицы видно, что при увеличении веса тела $\text{P}$ (силы нормальной реакции опоры $\text{N}$, так как $P = N$ на горизонтальной поверхности) сила трения скольжения $F_{тр}$ также увеличивается.

В опыте 1: $P_1 = 2,0$ Н, $F_{тр1} = 0,5$ Н.

В опыте 2: $P_2 = 3,0$ Н, $F_{тр2} = 0,7$ Н.

В опыте 3: $P_3 = 4,0$ Н, $F_{тр3} = 1,0$ Н.

При увеличении веса в 2 раза (с 2,0 Н до 4,0 Н), сила трения также увеличилась в 2 раза (с 0,5 Н до 1,0 Н). Это говорит о прямой пропорциональной зависимости силы трения скольжения от веса тела (силы нормальной реакции опоры). Отношение $F_{тр} / P$ остается примерно постоянным:

$k_1 = 0,5 / 2,0 = 0,25$

$k_2 = 0,7 / 3,0 \approx 0,23$

$k_3 = 1,0 / 4,0 = 0,25$

Различия в значениях можно объяснить погрешностью измерений.

2) Зависимость силы трения от площади соприкосновения.

Сравним значения силы трения для широкой и узкой граней при одинаковом весе. В каждом из трех опытов, при одном и том же весе тела, измеренная сила трения скольжения для широкой и узкой граней оказалась одинаковой (в пределах погрешности измерений). Например, в опыте 1 для обеих граней $F_{тр} = 0,5$ Н, в опыте 2 - $F_{тр} = 0,7$ Н, и т.д. Это подтверждает гипотезу о том, что сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел.

Ответ: В ходе лабораторной работы было установлено: 1) Сила трения скольжения прямо пропорциональна весу тела (силе нормальной реакции опоры). При увеличении веса сила трения скольжения увеличивается. 2) Сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.