Определение коэффициента трения скольжения с использованием закона сохранения и превращения энергии

Для выполнения этой работы на линейку трибометра помещают брусок и динамометр, связанные нитью (рис. 1). Если динамометр вместе с линейкой прижать рукой к столу, а брусок оттянуть, что бы динамометр показывал некоторую силу F, то потенциальную энергию пружины можно записать так:

где F — показание динамометра, а 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 таким выражением:

где μ — коэффициент трения; m — масса бруска; g — ускорение свободного падения; S — путь бруска. По закону сохранения энергии

=

следовательно,

Силу F упругости пружины измеряют динамометром, деформацию пружины x — линейкой, путь S, пройденный бруском,— линейкой, массу т бруска — взвешиванием, g — величина постоянная.

 

Выполнение работы

Оборудование: 1) трибометр лабораторный с бруском; 2) динамометр пружинный на нагрузку 4Н; 3) линейка измерительная.. 30—35 см с миллиметровыми делениями; 5) весы технические с разновесом; 6) набор грузов по механике; 7) прочная нить длиной 20—30 см.

1. Определите взвешиванием массу бруска т. =, Δm = …

2. К крючкам динамометра и бруска привяжите нить так, чтобы расстояние между ними было примерно 10 см, брусок с динамометром поместите на линейку, как показано на рисунке 1.

3. сделайте схему опыта.

4. Конец динамометра с петлей совместите с концом линейки и прижмите их рукой к столу. Затем оттяните брусок так, чтобы динамометр показывал силу F = 1 Н ΔF =…

5. измерьте линейкой растяжение пружины. X = …, Δx = … …,

6. Отметьте положение бруска и отпустите его.

7. Измерьте линейкой расстояние S=.., ΔS= пройденное бруском,

8. вычислите коэффициент трения μ.

9. Опыт повторите, изменив один раз массу бруска (поместите на него стограммовый груз), а другой раз — растяжение пружины (увеличьте показание динамометра на 1 Н).

10. найдите среднее значение коэффициента трения μ и вычислите абсолютную и относительную погрешность результата.

11. Если осталось время, определите коэффициент трения, пользуясь формулой, Для этого силу трения определите по показанию динамометра при равномерном перемещении бруска вдоль линейки, а массу бруска возьмите из первого опыта. Сравните полученные результаты.

Контрольные вопросы

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

2.Какие приборы из оборудования к данной работе следует заменить, чтобы получить другое значение коэффициента трения?

3.Какое преобразование энергии происходит при выполнении описанного опыта?