Задание 2, страница 198, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Лабораторные работы. 4. Измерение коэффициента трения скольжения. Исследование зависимости силы трения от характера поверхности - страница 198.

Условие.

Задание 2. Сравнение сил трения скольжения при движении бруска по различным поверхностям.

• Повторите опыт с тремя грузами, прикрепив к доске бархатную бумагу (например, скрепками) и перемещая по ней брусок.

• Сравните силу трения скольжения, действующую на брусок при его движении по доске и по бархатной бумаге. Запишите вывод, который вы сделали по результатам сравнения.

Решение.

Повторите опыт с тремя грузами, прикрепив к доске бархатную бумагу (например, скрепками) и перемещая по ней брусок.

Этот пункт является инструкцией к выполнению экспериментальной части задания. Результаты, полученные в ходе этого опыта, используются для ответа на следующий вопрос.

Сравните силу трения скольжения, действующую на брусок при его движении по доске и по бархатной бумаге. Запишите вывод, который вы сделали по результатам сравнения.

Решение

Сила трения скольжения, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, вычисляется по формуле:

$F_{тр} = \mu \cdot N$

где $\mu$ – это коэффициент трения скольжения, а $\text{N}$ – сила нормальной реакции опоры.

В условиях данного эксперимента брусок с тремя грузами движется по горизонтальной поверхности. В этом случае сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ по модулю равна силе тяжести $mg$, действующей на брусок с грузами:

$N = mg$

Поскольку масса бруска с грузами ($\text{m}$) в обоих опытах (движение по доске и движение по бархатной бумаге) остается постоянной, то и сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ также не изменяется.

Следовательно, различие в силе трения будет обусловлено только различием в коэффициентах трения скольжения $\mu$. Коэффициент трения зависит от свойств материалов соприкасающихся поверхностей и от качества их обработки (шероховатости).

Бархатная бумага имеет более шероховатую, ворсистую поверхность по сравнению с поверхностью доски (которая предполагается относительно гладкой). Чем больше шероховатость поверхностей, тем больше коэффициент трения между ними. Таким образом, коэффициент трения скольжения бруска о бархатную бумагу ($\mu_{бархат}$) будет больше коэффициента трения скольжения о доску ($\mu_{доска}$):

$\mu_{бархат} > \mu_{доска}$

Так как сила трения скольжения прямо пропорциональна коэффициенту трения ($F_{тр} \propto \mu$ при $N = \text{const}$), то сила трения, действующая на брусок при движении по бархатной бумаге, будет больше, чем при движении по доске:

$F_{тр, бархат} > F_{тр, доска}$

Вывод:

По результатам сравнения можно заключить, что сила трения скольжения, действующая на брусок при его движении по бархатной бумаге, больше, чем сила трения скольжения при движении по доске. Это происходит потому, что сила трения скольжения зависит от рода и качества (шероховатости) соприкасающихся поверхностей. Для более шероховатых поверхностей (как у бархатной бумаги) коэффициент трения, а значит и сила трения, будет больше при прочих равных условиях.

Ответ: Сила трения скольжения при движении бруска по бархатной бумаге больше, чем при его движении по доске. Вывод: сила трения скольжения зависит от свойств соприкасающихся поверхностей (в частности, от их шероховатости).