Физический практикум для инженерного класса. Пракитческая работа № 1 "Определение коэффициента трения скольжения с использованием закона сохранения и превращения энергии"

Практическая работа № 1

Тема: Определение коэффициента трения скольжения с использованием закона сохранения и превращения энергии

Цель: определить коэффициент трения скольжения, используя закон сохранения и превращения энергии

Оборудование: доска, динамометр, брусок на нити, набор грузов, линейка, весы

Теоретические сведения

Д ля выполнения этой работы на доску помещают брусок и динамометр, связанные нитью (рис. 1). Если динамометр прижать рукой к столу, а брусок оттянуть, чтобы динамометр показывал некоторую силу F, то потенциальную энергию пружины можно записать так:

F — показание динамометра,

х — растяжение пружины.

После освобождения брусок будет двигаться до остановки и потенциальная энергия пружины израсходуется на совершение работы по преодолению силы трения на пути S. Эту работу можно представить следующим выражением: A = μmgs, где μ – коэффициент трения, m – масса бруска, g – ускорение свободного падения, s – путь бруска.

По закону сохранения энергии следовательно

Выполнение работы.

1. Подготовьте в отчете таблицу для записи результатов измерений и вычислений

   №	F, H	m, кг	x, м	S, м	μ	μср	ε, %
   1
   …
   10

2. Определите массу бруска m, результат запишите в таблицу.

3. Соедините динамометр с бруском нитью так, чтобы расстояние между ними было равно примерно 20 см. Брусок с динамометром поместите на доске как показано на рис.1

4. Измерьте длину пружины динамометра в нерастянутом состоянии, запишите l₀.

5. Заметьте начальное положение бруска, прижмите его рукой к доске, Оттяните динамометр так, чтобы он показывал 2 Н, измерьте длину пружины в растянутом состоянии l. Удерживая динамометр, отпустите брусок.

6. Измерьте линейкой расстояние s, которое прошел брусок и удлинение пружины х (разность длины пружины в растянутом состоянии l и начальной длины пружины l₀). Вычислите коэффициент трения скольжения μ по формуле, приведенной в теоретических сведениях. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

7. Опыт повторите еще 9 раз, меняя массу бруска (поместив на него груз) и растяжение пружины.

8. Результаты также занесите в таблицу.

9. Рассчитайте среднее арифметическое значение коэффициента трения скольжения, оцените погрешность измерений для каждого опыта по формуле: .

10. Определите абсолютную погрешность Δµ = ε μ_ср

11. Напишите вывод к работе, в котором запишите результат определения μ в виде μ = μ_ср ± Δµ, ε %.

Контрольные вопросы

1. Зависит ли коэффициент трения скольжения от изменения нагрузки на брусок и от изменения силы упругости пружины?

2. Какое преобразование энергии происходит при выполнении опыта?

3. Объясните природу силы трения с физической точки зрения.