Исследование силы трения скольжения

Цели работы: научиться измерять силу трения скольжения; установить зависимость между силой трения, действующей на равномерно движущееся тело, и силой его нормального давления.

Оборудование: брусок, набор грузов, динамометр, деревянная линейка.

Задание 1. С помощью динамометра измеряют силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила равна по модулю силе трения $F_{тр.}$, действующей на брусок. С помощью того же динамометра можно найти вес бруска с грузом. Этот вес по модулю равен силе нормального давления $N$ бруска на поверхность, по которой он скользит. Определив таким образом значение силы трения при различных значениях силы нормального давления, необходимо построить график зависимости $F_{тр.}$ от $N$ и найти среднее значение коэффициента трения $\mu_{тр.} = F_{тр.}/N$.

Основным измерительным прибором в этой работе является динамометр, который имеет погрешность $\Delta F = 0{,}05$ Н. Она и равна погрешности измерения, если указатель совпадает со штрихом шкалы. Если же указатель в процессе измерения не совпадает со штрихом шкалы (или колеблется), то погрешность измерения силы равна $\Delta F = 0{,}1$ Н.

Ход работы:

1. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.
2. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Замерьте при этом показание динамометра.
3. Взвесьте брусок и груз.
4. К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.
5. По результатам измерений заполните таблицу 2:

Таблица 2

Номер опыта	Сила нормального давления $N$, Н	Сила трения $F_{тр.}$, Н	Коэффициент трения $\mu_{тр.}$
1
2
3

6. Постройте график зависимости силы трения от силы нормального давления (выберите масштаб: 2 клетки — 0,5 Н).
7. По графику определите коэффициент трения $\mu_{тр.}$.
8. Найдите среднее значение коэффициента трения.
9. Рассчитайте абсолютную погрешность измерения.
10. Сделайте вывод о том, как сила трения скольжения зависит от силы нормального давления.
11. Исследуйте зависимость силы трения от площади соприкосновения (рис. 5.1) (дополнительное задание).

Рис. 5.1

Самое важное в главе

Взаимодействие тел.

• Инерция — явление сохранения скорости тела при отсутствии действия других тел. Закон инерции открыл итальянский ученый Галилео Галилей в конце XVI — начале XVII в.
• Сила — физическая величина, векторная, причина изменения скорости; мера действия одного тела на другое.
  • Сила тяжести — сила, с которой тело притягивается к центру Земли: $F_{тяж.} = mg$.
  • Сила упругости — сила, стремящаяся вернуть тело в первоначальное положение при его деформации: $F_{упр.} = -kx$.
  • Сила трения — сила, препятствующая движению или возможному движению: $F_{тр.} = \mu N$.
• Виды трения: покоя, скольжения, качения.