Эксперимент в классе, страница 108 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент в классе

Определите силу трения скольжения бруска по поверхности стола. Измерьте силу трения покоя для трех различных значений силы, стремящейся привести брусок в движение. Результаты запишите в рабочей тетради.

Определите силу трения скольжения бруска по поверхности стола.

Для выполнения данного эксперимента необходимы следующие приборы и материалы: деревянный брусок, динамометр, горизонтальная поверхность стола.

Решение:

1. Поместите брусок на горизонтальную поверхность стола.

2. Зацепите крючок динамометра за брусок.

3. Держа динамометр параллельно поверхности стола, начните тянуть брусок. Важно добиться, чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно (с постоянной скоростью).

4. Во время равномерного движения на брусок в горизонтальном направлении действуют две уравновешивающие друг друга силы: сила тяги $F_{тяги}$, которую вы прикладываете и которую показывает динамометр, и сила трения скольжения $F_{тр.ск}$, направленная в противоположную сторону. Согласно второму закону Ньютона, при равномерном движении ($a=0$) векторная сумма сил равна нулю. В проекции на горизонтальную ось это означает, что модули этих сил равны: $F_{тяги} = F_{тр.ск}$.

5. Снимите показания динамометра в процессе равномерного движения бруска. Это и будет численное значение силы трения скольжения.

Ответ: Сила трения скольжения равна показанию динамометра при равномерном прямолинейном движении бруска.

Измерьте силу трения покоя для трех различных значений силы, стремящейся привести брусок в движение.

Решение:

Сила трения покоя — это сила, которая препятствует началу движения одного тела по поверхности другого. Ее особенность в том, что ее модуль равен модулю внешней силы, приложенной параллельно поверхности, пока тело остается в покое. То есть, $F_{тр.покоя} = F_{тяги}$ (при условии, что $F_{тяги} < F_{тр.покоя.макс}$).

1. Установите брусок на стол, как в предыдущем опыте, с присоединенным динамометром.

2. Приложите к динамометру небольшую горизонтальную силу $F_{тяги1}$ так, чтобы брусок не сдвинулся с места. Зафиксируйте показание динамометра. В этот момент сила трения покоя $F_{тр.покоя1}$ равна приложенной силе: $F_{тр.покоя1} = F_{тяги1}$.

3. Увеличьте прикладываемую силу до значения $F_{тяги2}$, следя за тем, чтобы брусок по-прежнему оставался в покое. Снова запишите показание динамометра. Новое значение силы трения покоя будет $F_{тр.покоя2} = F_{тяги2}$.

4. Повторите процедуру в третий раз, приложив еще большую силу $F_{тяги3}$ (но все еще недостаточную для начала движения). Сила трения покоя станет равна $F_{тр.покоя3} = F_{тяги3}$. Запишите это значение.

Ответ: Сила трения покоя для каждого из трех случаев будет равна по модулю силе тяги, которую показывает динамометр, при условии, что брусок остается неподвижным. Если приложенные силы были, например, 0,5 Н, 1,0 Н и 1,5 Н (и брусок не двигался), то и силы трения покоя были равны соответственно 0,5 Н, 1,0 Н и 1,5 Н.

Результаты запишите в рабочей тетради.

Решение:

Для наглядности и удобства анализа результаты эксперимента следует зафиксировать в рабочей тетради. Это можно сделать в виде списка.

Пример оформления результатов:

1. Определение силы трения скольжения

Показание динамометра при равномерном движении бруска:

$F_{тяги} = F_{тр.ск}$ = [Записать значение] Н.

2. Измерение силы трения покоя

Опыт 1: Приложенная сила $F_{тяги1}$ = [Значение 1] Н. Сила трения покоя $F_{тр.покоя1}$ = [Значение 1] Н.

Опыт 2: Приложенная сила $F_{тяги2}$ = [Значение 2] Н. Сила трения покоя $F_{тр.покоя2}$ = [Значение 2] Н.

Опыт 3: Приложенная сила $F_{тяги3}$ = [Значение 3] Н. Сила трения покоя $F_{тр.покоя3}$ = [Значение 3] Н.

Вывод: По результатам эксперимента видно, что сила трения скольжения является постоянной величиной (для данных условий), в то время как сила трения покоя может изменяться, подстраиваясь под величину приложенной внешней силы.

Ответ: Результаты измерений силы трения скольжения (одно значение) и силы трения покоя (три пары значений "приложенная сила — сила трения покоя") следует записать в тетрадь в структурированном виде для последующего анализа.