Описание установки и методика измерений. Установка представляет собой наклонную плоскость с регулируемым и фиксируемым транспортиром углом наклона (рис

 

Установка представляет собой наклонную плоскость с регулируемым и фиксируемым транспортиром углом наклона (рис. 1). Длина плоскости l равномерно разделена на ряд одинаковых отрезков, в конце каждого из ко­торых необходимо определять значения скорости и ускорения соскальзы­вающего бруска при постепенно увеличиваемых углах наклона по из­вестным формулам:

(8)

Время прохождения бруском участков Δ s фиксируется секундомером. Расчет по формуле (8в) производится при значении угла α ₀, когда брусок начинает равномерно скользить по плоскости, случаи (а) и (б) соответствуют углам α > α ₀, когда брусок начинает двигаться ускоренно.

Порядок выполнения работы:

 

1. Взвесить брусок, определить его массу m, записать значение.

2. С помощью транспортира зафиксировать угол α ₀, при значении которого брусок начинает скользить равномерно. При этом скорость v₀ определяется по формуле (8в) в конце каждого из отрезков Δ s = 25, 50, 75 см с соответствующими значениями времен t₁ =, t₂ =, t₃ = для каждого из этих отрезков. Угол наклона фиксируется нижней поверхностью наклонной плоскости. Измерения провести по 3 раза.

3. Провести расчет коэффициента трения покоя μ ₀ по формуле (5).

4. Провести расчет погрешностей (см. обработку результатов).

5. Все результаты занести в табл. 1.

Таблица 1

№ п/п	α 0n	Δ α 0n	ε α	ν 025	ν 050	ν 075	μ 0	Δ μ 0	ε μ
1.
2.
3.
ср. зн.

Увеличивая угол α > α ₀ на каждые 5 -7 градусов, добиться равноускоренного движения бруска. Измерения проводить для трех разных углов α, отсчитывая Δ s и Δ t_n также, как и в п.2. При этом каждый раз фиксиуется высота подъема верхнего конца наклонной плоскости h_n.

6. Для каждого из отрезков Δ s_n при данном угле α провести расчет средней скорости и среднего ускорения в конце каждого отрезка по формулам (8а) и (8б). Данные занести в таблицу 2. Средние значения вычисляются на базе 3-х измерений для каждого угла α.

7. Для сравнения на основе баланса энергий по формуле (6) провести расчет скоростей в конце отрезков Δ s_n. Результаты занести в таблицу 2.

Сравнивая формулы (1), (3), (7) получить зависимость коэффициента трения скольжения μ _ск от экспериментально найденных значений ско­ростей и провести расчет μ _ск = f(υ _n)для каждого отрезка Δ s_n. Результаты расчета занести в таблицу 2 и на основе их построить графики этих зави­симостей для всех углов α _n. Графики построить на миллиметровой бумаге карандашом. При нанесении экспериментальных точек координатные оси необходимо предварительно равномерно разбить на условные единичные отрезки с учетом выбранного масштаба.

Таблица 2

t25

t50

v25

v50

v75

α 25

α 50

α 75

h

m

vтеор

μ ск

α 1

α 2

α 3

3. Провести расчет относительной погрешности и абсолютной погрешности (см. обработку результатов) для каждого угла α _nс использованием соответствующих значений ν _n и s_n.

4. Определить v_теор из уравнения (6).

5. Определить коэффициент трения скольжения из уравнений (3) и (4).

Контрольные вопросы:

 

1. Дать определение коэффициента трения.

2. Определение коэффициента трения для горизонтальной и наклонной плоскости.

3. Причины возникновения трения.

4. Виды коэффициентов трения.

5. Объяснить полученные графики.

6. Как можно уменьшить силу трения.

7. Определение коэффициентов трения покоя и скольжения.

6. Пояснить баланс энергий формулы (3).

Лабораторная работа № 1 – 9