Меню

Сравните полученные значения силы трения скольжения



Лабораторная работа №3 по физике 7 класс (ответы) — Изучение силы трения

вкл. 15 Октябрь 2016 .

Лабораторная работа №3 по физике 7 класс (ответы) — Изучение силы трения

№ опыта
1 2 3
Вес бруска P, Н 0,8 0,7 0,7
Сила трения Fтр, Н 0,3 0,4 0,4
, Н 0,37
Вес бруска с одним грузом P1, Н 1,8 1,7 1,7
Сила трения F1 тр, Н 0.7 0.7 0.6
, Н 0.67
Вес бруска с двумя грузами P2, Н 2.8 2.7 2.7
Сила трения F2 тр, Н 1 0.9 1
, Н 0.97
Вес бруска с тремя грузами P3, Н 3.8 3.7 3.7
Сила трения F3 тр, Н 1.2 1.3 1.2
, Н 1.23

тр > = (0,3 + 0,4 + 0,4) / 3 = 0,37,

1тр > = (0,7 + 0,7 + 0,8) / 3 = 0,67,

= (1 + 0,9 + 1) / 3 = 0,97,

= (1,2 + 1,3 + 1,2) / 3 = 1,27.

Сделайте вывод о причинах изменения силы трения.

Сила трения увеличилась потому, что увеличилась прижимающая сила.

г) Используя брусок с тремя грузами массой 100 г каждый, измерьте силу трения скольжения бруска по пластмассе. Данные измерений занесите в таблицу 2.

№ опыта Вес бруска P Сила трения F
1 3,8 2,6
2 3,7 2,5 ?—
3 3,7 2,6 3,15

Сила трения по линолеуму больше потому, что поверхность линолеума более шершавая.

д) Используя брусок с тремя грузами массой 100 г каждый, измерьте силу трения качения, подложив под брусок две цилиндрические палочки. Данные измерений занесите в таблицу 3.

№ опыта Вес бруска с тремя грузами P Сила трения Fтр
1 3,8 0,1
2 3,7 0,2 ?—
3 3,7 0,1 1,9

Сравните средние значения сил трения скольжения и трения качения, сделайте вывод.

Сила трения качения меньше силы трения скольжения.

Ответы на контрольные вопросы

а) Каковы причины возникновения силы трения?

Причины могут быть следующими: используемая поверхность шероховатая, между молекулами вещества действует сила притяжения.

б) Почему во всех измерениях необходимо передвигать брусок равномерно?

Для более точного измерения силы трения, потому что только при равномерном движении сила тяжести равна силе трения.

Суперзадание

Постройте график зависимости средней силы трения скольжения от силы давления (веса) бруска (табл. 1). Какой вывод следует из анализа построенного графика?

Чем больше груз действует на брусок, тем больше сила трения.

Источник

1.Сравните силу трения скольжения и силу трения покоя:что у них общего и чем они различаются? 2.Сравните силу трения

Ответ или решение 3

При соприкосновении тел между ними наблюдается взаимодействие. Силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой реакции поверхности, обозначают как и представляют в виде суммы сил, составляющих ее:, где–сила нормальной реакции поверхности, направленная перпендикулярно этой поверхности,–сила трения, направленная вдоль этой поверхности.

При контакте гладких поверхностей Fтр= 0 и.

Простейшее соотношение между модулями сил, составляющих силу реакции поверхности, формулируется в виде закона сухого трения:

При скольжении модуль силы трения прямопропорционален модулю силы нормальной реакции:

Коэффициент пропорциональности –коэффициент трения скольженияне зависит ни от площади соприкасающихся поверхностей, ни от скорости их относительного движения.

Если скольжение не происходит, то максимально возможное значение силы трения покоя равно значению силы трения скольжения:

Значение и направление силы трения покоя отыскиваются из услови неподвижности тела относительно опоры.

При постепенном увеличении (со временем) силы , приложенной вдоль трущихся поверхностей, происходит аналогичный рост силы трения покоя (рис. 9). Силы, действующие вдоль поверхности, скомпенсированы, поэтому тело покоится. Когда модуль силыдостигнет значенияN, модуль силы трения покоя достигает своего максимального значения, а затем сила трения уже не уравновешивает внешнюю силу, и тело начинает скользить, разгоняясь (рис. 9).

В реальных экспериментах закон сухого трения выполняется приближенно.

9. Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле. Невесомость
Закон всемирного тяготения – сила гравитационного притяжения любых двух материальных точек прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Рис. 3
Рис. 4
Гравитационную массу m1(илиm2) определяют сравнением ее с массой эталонного тела – цилиндра из платино-иридиевого сплава, масса которого принята за 1 кг (рис. 3). Процесс сравнения масс на рычажных весах называется взвешиванием (рис. 4). Гравитационная постояннаяG= 6,67·10–11Н.м2/кг2впервые была измерена английским физиком Кавендишем в 1798 году.

Закон всемирного тяготения сформулирован для материальных точек. Если его применять к протяженному телу, то это тело следует разбить на малые части, а затем использовать принцип суперпозиции сил.

Ньютон доказал, что закон можно применять для расчета сил взаимодействия между симметричными сферическими телами, если считать, что r– это расстояние между их центрами (рис. 5).

Читайте также:  Сравнение букв с предметами

Для расчета силы притяжения между двумя телами произвольной формы (например, два куба) закон всемирного тяготения в таком виде неприменим.

Силу всемирного тяготения называют силой тяжести, если рассматривают притяжение к Земле тел, которые достаточно малы по сравнению с размером самой Земли.

Для тел массой m, расположенных близко к поверхности Земли, установлено, что сила притяжения примерно равна:

где g9,8 м/с2– ускорение свободного падения. При точном измеренииgдолжно зависеть от распределения пород на Земле, места расположения тела на Земле и от высоты над уровнем моря.

На полюсах Земли ускорение свободного падения больше, так как Земля сплюснута с полюсов.

Вес тела– это сила, с которой тело вследствие притяжения Земли давит на горизонтальную опору или растягивает вертикальный подвес. Таким образом, если на чаше весов стоит гиря, то вес – это сила, действующая не на гирю, а на чашу весов (рис. 6). Вес тела действует на подставку (опору) или подвес. При взвешивании в системе отсчета, покоящейся относительно Земли, вес неподвижного тела и сила тяжести совпадают, если не учитывать малые поправки, связанные с вращением Земли. Если весы движутся с ускорением, то вес может быть и больше, и меньше силы тяжести. Так, точные пружинные весы показывают вес тела, а не силу притяжения к Земле. На экваторе или в лифте, движущемся с ускорением, направленным вниз, вес тела меньше силы тяжести.

Если тело не давит на опору или не натягивает подвес, то говорят, что тело находится в состоянии невесомости. Если лифт и весы падают с ускорением свободного падения независимо друг от друга, то груз не давит на чашу, поэтому вес груза равен нулю, т.е. груз находится в состоянии невесомости.

Источник

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Сравнение сил трения покоя, скольжения и качения

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

Сравнение сил трения покоя, скольжения и качения

Цель работы: исследовать силы трения покоя, скольжения и качения. C равнить значения сил трения покоя, скольжения и качения.

Сила трения имеет электромагнитную природу, в основе её лежат электрические силы взаимодействия молекул соприкасающихся тел. Трение при непосредственном контакте трущихся поверхностей твёрдых тел, без какой-либо (жидкой или газообразной) прослойки между ними, называется сухим трением. Сухое трение подразделяется на трение покоя, трение скольжения и трение качения.

Силы трения направлены вдоль поверхности соприкосновения противоположно относительному перемещению. (Очевидно, что силы трения действуют на обе соприкасающиеся поверхности, при этом они равны по величине и противоположны по направлению). Если перемещения не происходит, между соприкасающимися телами действуют силы трения покоя. Сила трения покоя не может быть однозначна, это переменная сила. Сила трения покоя принимает такое значение, при котором выполняется второй закон Ньютона. При изменении внешнего воздействия соответственно изменяется и сила трения покоя. При некотором определённом значении силы F max тело сдвинется и начнёт скользить, сила трения покоя в этот момент принимает максимальное значение. Неподвижно стоящее тело труднее сдвинуть с места, чем затем равномерно перемещать по поверхности. Этот эффект иногда называют явлением застоя.

Сила трения, возникающая, когда одно из двух соприкасающихся твёрдых тел катится по поверхности другого, называется силой трения качения. При качении соприкасающиеся тела деформируются. Эти деформации, как правило, являются неупругими. Именно поэтому силы, действующие на катящееся тело, имеют равнодействующую, направленную горизонтально параллельно поверхности и против движения. Как правило, сила трения качения значительно меньше, чем сила трения скольжения.

Схема экспериментальной установки представляет собой деревянную (пробковую поверхность) с установленным на нее бруском с грузами. К бруску крепится датчик силы, который вместе с бруском перемещается в горизонтальном направлении по деревянной поверхности.

В этой работе вам предлагается измерить и сравнить силы трения покоя, скольжения и качения.

Измерение силы будет производиться с помощью датчика силы.

Источник

Практикум «Способы определения коэффициента трения скольжения»

Разделы: Физика

(Занятие каникулярной школы для учащихся 8–9 кл.)

  • Активизация мыслительной деятельности учащихся.
  • Формирование обобщенного умения проводить физические измерения.
  • Формирование обобщенного умения проводить экспериментальную проверку физических закономерностей.
  • Формирование умения систематизировать полученные результаты в виде таблицы, умение делать вывод на основе эксперимента.

Организация проведения практикума: Все учащиеся принимающие участие в работе практикума делятся на группы. Каждая группа учащихся получает задание с кратким описанием работы.

По окончании выполнения работы учащимся необходимо составить отчет. Отчет состоит из таблицы, вычисления искомой величины и ее погрешности, вывода по работе.

Читайте также:  Airpods 2 или huawei freebuds 3 сравнение

I. Вступительное слово учителя:

Если положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с достаточной силой в горизонтальном направлении, то брусок станет двигаться. Нетрудно убедиться, что в этом случае на брусок действуют четыре силы: в вертикальном направлении – сила тяжести P и сила реакции опоры Q, равные по модулю противоположные по направлению; в горизонтальном направлении – сила тяги F и противоположная по направлению сила трения Fmp.

Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы модуль силы тяги был равен модулю силы трения.

На этом основан метод измерения силы трения. Следует приложить к бруску силу тяги, которая будет поддерживать равномерное прямолинейное движение этого тела. По этой силе тяги определяют модуль силы трения.

Задание группе I.

Определите коэффициент трения скольжения при движении бруска по горизонтальной поверхности стола.

Оборудование: трибометр, деревянная линейка, деревянный бруска с тремя отверстиями; динамометр; набор грузов по механике.

Порядок выполнения работы.

  1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
  2. Измерьте вес бруска при помощи динамометра. Результат измерения веса запишите в таблицу.
  3. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра.
  4. Результат измерения запишите в таблицу.
  5. Нагружая брусок одним, двумя и тремя грузами, измерьте в каждом случае силу трения. Данные занесите в таблицу.
  6. Вычислите коэффициент трения скольжения
  7. Определите инструментальную погрешность коэффициента трения.
  8. Сделайте вывод.

Легко убедиться, что в случае движения тела по горизонтальной поверхности сила нормального давления равна силе тяжести, действующей на это тело: N = P. Это позволяет вычислить коэффициент трения:

Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

1. Определили вес бруска и груза с помощью динамометра, записали в таблицу.

2. Двигая брусок равномерно по деревянной линейке, определили силу тяги, которая равна силе трения. Записали ее значение в таблицу.

Количество грузов Fтр, H P, H µ
Без груза 0,6 ± 0,1
Один груз 0,3 ± 0,1 1,6 ± 0,1 0,18 ± 0,06
Два груза 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19 ± 0,04
Три груза 0,7 ± 0,1 3,6 ± 0,1 0,19 ± 0,03

3. Определили коэффициент трения для каждого измерения силы трения, занесли их в таблицу.

4. Определили погрешность измерения для каждого значения коэффициента силы трения.

1. Коэффициент трения равен 0,2.
2. Инструментальная погрешность измерения равна 0,06.
3. Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности стола является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.

2. Сравните коэффициент трения покоя, скольжения и качения. Сделайте вывод.

Оборудование: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя крючками – 2 шт., карандаши круглые – 2 шт.

Порядок выполнения работы.

1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.

2. Измерьте вес бруска с двумя грузами при помощи динамометра. Результат измерения веса запишите в тетрадь.

3. Измерьте максимальную силу трения покоя бруска по столу. Для этого положите брусок на стол, а на брусок два груза; к бруску прицепите динамометр и приведите брусок с грузами в движение. Запишите показания динамометра, соответствующее началу движения бруска.

4. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по столу. Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра. Результат измерения силы запишите в тетрадь.

5. Измерьте силу трения качения бруска по столу. Для этого положите брусок с двумя грузами на два круглых карандаша и перемещайте равномерно брусок по столу при помощи динамометра. Результат измерения силы запишите в тетрадь.

6. Сделайте вывод о том, какая сила больше:
а) вес тела или максимальная сила трения покоя?
б) максимальная сила трения покоя или сила трения скольжения?
в) сила трения скольжения или сила трения качения?

7. Сравните коэффициент трения покоя, трения скольжения и трения качения.

Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

Вид трения Fтр, H P, H µ
Трение покоя 0,9 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,35
Трение скольжения 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19
Трение качения 0,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,04

а) Вес тела больше чем максимальная сила трения покоя.

б) Максимальная сила трения покоя больше чем сила трения скольжения.

в) Сила трения скольжения больше чем сила трения качения.

Читайте также:  Сравнить у кого металлические свойства выражены ярче

г) При неизменном весе тела, наименьшее значение коэффициент трения имеет при качении тела, а наибольшее в случае покоя.

3. Определите коэффициент трения скольжения при движении бруска вдоль поверхности резины, нешлифованной деревянной рейки, наждачной бумаги.

Оборудование: динамометр, брусок деревянный, грузы с двумя крючками – 2 шт., отрез линолеума, деревянная нешлифованная рейка, наждачная бумага.

Порядок выполнения работы.

1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
2. Измерьте вес бруска при помощи динамометра. Результат измерения веса запишите в таблицу.
3. Измерьте силу трения скольжения бруска с грузами по поверхности резины, деревянной нешлифованной линейки и по поверхности наждачной бумаги. Для этого перемещайте брусок с грузами равномерно по столу при помощи динамометра. Результат измерения запишите в таблицу.
4. Вычислите коэффициент трения скольжения.
5. Сделайте вывод.

Цена деления шкалы динамометра, ц.д = 0,1 Н.

Виды трущихся поверхностей Fтр, H P, H µ
Дерево по дереву (гладкая поверхность) 0,5 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0,19
Дерево по дереву (нешлифованная деревянная рейка) 0,9 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0, 35
Дерево по линолеуму 1,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1 0, 42
Дерево по наждачной бумаге 2,6 ± 0,1

а) зависит от рода трущихся поверхностей.
б) зависит от шероховатости трущихся поверхностей.
в) чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

2. Способы увеличения или уменьшения силы трения скольжения:

Увеличить: увеличить шероховатость трущихся поверхностей, насыпать между трущихся поверхностей частицы (стружку, опилки, песок).

Уменьшить: шлифовка, полировка трущихся поверхностей, нанесение смазки.

Задание группе II.

Измерение коэффициент трения скольжения, используя наклонную плоскость

Оборудование: линейка деревянная от трибометра, брусок деревянный, линейка измерительная, штатив.

Порядок выполнения работы.

1. Используя штатив, закрепите линейку под углом к столу.
2. Положите брусок на закрепленную под углом деревянную линейку.
3. Меняя угол наклона линейки, найдите такой максимальный угол, при котором брусок еще покоится.
4. Измерьте длину основания линейки и высоту подъема линейки.
5. Рассчитайте значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево по формуле:

6. Рассчитайте погрешность измерения.
7. Вывод.

Измерили высоту подъема и длину основания линейки.

1. Коэффициент трения равен 0,3.
2. Погрешность измерения равна 0,0016.

2. Измерение коэффициента трения скольжения, через опрокидывание бруска

Оборудование: брусок деревянный, линейка деревянная от трибометра, нить, линейка ученическая.

Порядок выполнения работы.

Теоретическое обоснование: Брусок с привязанной к длинной грани нитью поставьте торцом на горизонтальную поверхность стола и тяните за нить. Если нить закреплена невысоко над поверхностью стола, то брусок будет скользить. При определенной высоте h точки А крепления нити сила натяжения нити F опрокидывает брусок.

Условия равновесия для этого случая относительно точки – угла опрокидывания:

Согласно II закону Ньютона: F – Fтр = 0;

1. Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево.
2. Определите погрешность измерений.
3. Запишите полученный ответ с учетом допущенных погрешностей измерений.
4. Сделайте вывод.

a = 45 ± 1 мм, h = 80 ± 1 мм.

1. Коэффициент трения равен 0,28.
2. Инструментальная погрешность измерения равна 0,0098.

3. Измерение коэффициента трения скольжения с помощью карандаша.

Оборудование: карандаш, линейка деревянная от трибометра, линейка ученическая.

Порядок выполнения работы.

Теоретическое обоснование: Поставьте карандаш на стол вертикально, нажмите на него, наклоните и наблюдайте характер его падения. При небольших углах наклона к вертикали карандаш не проскальзывает относительно поверхности стола при любой величине силы, прижимающей его к столу. Проскальзывание начинается с некоторого критического угла, зависящего от силы трения.

Записываем второй закон Ньютона в проекциях на координатные оси при угле наклона, равном критическому. (Силой тяжести mg, действующей на карандаш, по сравнению с большой силой F пренебрегаем).

1. Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о дерево.
2. Определите погрешность измерений.
3. Запишите полученный ответ с учетом допущенных погрешностей измерений.
4. Сделайте вывод.

1. Обработка результатов

µ= tgα = sin a /cos a

1. Коэффициент трения равен 0,58.

III. Подведение итогов практикума:

Сила трения скольжения зависит:

а) От рода трущихся поверхностей.
б) От шероховатости трущихся поверхностей.
в) Прямо пропорционально от силы давления.
г) Коэффициент трения скольжения при взаимном движении тела по поверхности является величиной постоянной не зависящей от силы нормального давления.
д) Чем больше шероховатости поверхности, тем коэффициент трения больше.

Источник