Задание 5, страница 92 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 19. § 19. Сила трения. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - страница 92.

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

Чтобы экспериментально доказать, что сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел, необходимо провести следующее исследование.

Оборудование, которое понадобится:

Деревянный брусок прямоугольной формы с гранями различной площади, динамометр и ровная горизонтальная поверхность (например, стол).

Ход исследования:

1. Положите брусок на горизонтальную поверхность на его самую большую по площади грань.
2. Зацепите брусок крючком динамометра и начните тянуть его равномерно и прямолинейно вдоль поверхности. Скорость должна быть постоянной.
3. Зафиксируйте показание динамометра в момент равномерного движения. При равномерном движении сила тяги равна по модулю силе трения скольжения. Обозначим это значение как $F_{тр1}$.
4. Переверните брусок и поставьте его на грань с меньшей площадью.
5. Повторите измерение: тяните брусок равномерно и прямолинейно с помощью динамометра и зафиксируйте его показание $F_{тр2}$.
6. Для большей точности можно провести третье измерение, поставив брусок на самую маленькую грань и измерив силу трения $F_{тр3}$.

Анализ результатов и вывод:

Сравнив полученные значения $F_{тр1}$, $F_{тр2}$ и $F_{тр3}$, можно заметить, что они практически равны друг другу (незначительные расхождения могут быть связаны с погрешностью измерений или неоднородностью поверхностей).

Этот результат подтверждает теоретическое положение. Сила трения скольжения вычисляется по формуле $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — это коэффициент трения скольжения, а $N$ — сила нормальной реакции опоры. В данной формуле площадь соприкосновения отсутствует. В ходе эксперимента масса бруска не менялась, поэтому сила его тяжести и, как следствие, сила нормальной реакции опоры $N$ оставались постоянными. Материалы бруска и поверхности стола также не менялись, значит, коэффициент трения $\mu$ был неизменным. Таким образом, эксперимент наглядно демонстрирует, что сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.

Ответ: Для исследования необходимо с помощью динамометра измерить силу, с которой нужно равномерно тянуть прямоугольный брусок по горизонтальной поверхности, поочередно устанавливая его на грани разной площади. Результаты измерений покажут, что сила тяги, равная силе трения скольжения, во всех случаях одинакова. Это доказывает, что сила трения скольжения не зависит от площади контакта, а определяется только силой нормальной реакции опоры и коэффициентом трения между поверхностями ($F_{тр} = \mu N$).