Номер 1, страница 79 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Проведите исследование, показывающее, что сила трения не зависит от площади соприкосновения тел.

Для того чтобы экспериментально доказать, что сила трения не зависит от площади соприкосновения тел, необходимо провести следующее исследование.

Цель исследования:

Проверить на опыте, зависит ли сила трения скольжения от площади соприкасающихся поверхностей.

Оборудование:

• Деревянный брусок, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда (с гранями разной площади).
• Динамометр (пружинный).
• Ровная горизонтальная поверхность (например, поверхность стола).

Ход исследования:

1. Положим деревянный брусок на горизонтальную поверхность на его самую большую по площади грань. Обозначим эту площадь как $S_1$.
2. Зацепим крючок динамометра за брусок. Будем тянуть динамометр горизонтально, стараясь перемещать брусок равномерно (с постоянной скоростью). При равномерном прямолинейном движении сила тяги, которую показывает динамометр, будет равна по модулю силе трения скольжения. Зафиксируем это значение: $F_{тр1}$.
3. Теперь перевернем брусок и поставим его на грань с меньшей площадью. Обозначим эту площадь как $S_2$. Очевидно, что $S_2 < S_1$.
4. Повторим опыт: снова будем тянуть брусок с помощью динамометра равномерно и прямолинейно. Зафиксируем новое показание динамометра — силу трения $F_{тр2}$.

Анализ результатов и вывод:

Сила трения скольжения рассчитывается по формуле $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — это коэффициент трения скольжения, а $N$ — сила нормальной реакции опоры. В нашем эксперименте мы не меняли ни материал бруска, ни материал поверхности, по которой он скользит, следовательно, коэффициент трения $\mu$ в обоих случаях был одинаковым. Масса бруска $m$ также оставалась неизменной. Поскольку движение происходит по горизонтальной поверхности, сила нормальной реакции опоры равна по модулю силе тяжести: $N = mg$. Так как масса бруска не менялась, то и сила $N$ была одинаковой в обоих опытах.

Сравнив полученные в ходе эксперимента значения $F_{тр1}$ и $F_{тр2}$, мы увидим, что они практически равны (небольшие различия могут быть вызваны погрешностью измерений).

Так как при изменении площади соприкосновения сила трения не изменилась, мы можем сделать вывод, что сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел.

Ответ: Чтобы доказать, что сила трения не зависит от площади соприкосновения, нужно провести эксперимент. Берут прямоугольный брусок и динамометр. Сначала измеряют силу трения, равномерно перемещая брусок, лежащий на грани с большей площадью. Затем брусок переворачивают на грань с меньшей площадью и повторяют измерение, сохраняя скорость движения постоянной. Поскольку масса бруска (а значит и сила нормального давления) и материалы поверхностей остаются неизменными, а площадь контакта меняется, можно сравнить результаты. Эксперимент покажет, что измеренные значения силы трения в обоих случаях примерно одинаковы, что доказывает независимость силы трения скольжения от площади контакта.