ЛР №5. Измерение коэффициента трения скольжения

Цель опыта

Определим коэффициент трения дерева по дереву. Нужны брусок, деревянная доска, три груза по 100 г, динамометр, линейка и безопасная оснастка для удержания грузов при взвешивании. Все фотографии иллюстративны: показания получаем только с собственного прибора.

При равномерном горизонтальном скольжении сила тяги равна трению. При горизонтальной тяге N=P, поэтому $\mu=F/P$. P измеряем при покоящейся сборке; не путай вес с массой в килограммах.

Подготовь таблицу и измерь

Проверь ноль в рабочем положении, предел и цену деления динамометра. Закрепи грузы в ложементе. Взвешивай низко над поддоном, не держи руки под сборкой. Доска горизонтальна. Не доводи брусок до края.

Для каждой из четырёх нагрузок (0,1,2,3 груза) выполни три измерения P и пять равномерных протягиваний с отсчётом F. Считывай установившееся показание, а не стартовый рывок. Всего 32 отсчёта. Каждый участник записывает общие данные, роли меняются после нагрузки.

Обработай результат

Среднее — сумма отсчётов, делённая на их число. По горизонтали отложи Pср, по вертикали Fср. Нанеси четыре точки. Если они согласуются с прямой через начало, проведи её и выбери точку C внутри диапазона: μ=FC/PC. При заметном несогласии проверь ноль, горизонтальность и равномерность; не исправляй данные под ожидаемый ответ.

Пример обработки, не замена опыта: средние P=1;2;3;4 Н и F=0,3;0,6;0,9;1,2 Н дают μ=0,30. Если установки нет, можно потренироваться с этими данными, но нужно написать «собственный опыт не выполнен».

Оцени прямое измерение веса

Для сборки с тремя грузами используй свои три отсчёта P. Если показания совпали, метод цены деления из учебника принимает ΔP равной цене деления. При P=4,1 Н и цене 0,1 Н: P=(4,1±0,1) Н; интервал 4,0–4,2 Н; относительная погрешность около 2,4%. При заметном разбросе проверь ноль, дождись неподвижности груза, смотри на указатель прямо и повтори измерения. Если разброс сохраняется, запиши все значения и их диапазон; цена деления остаётся только инструментальным вкладом, а полная погрешность этим способом не определена. Учебное упражнение В ниже выполни отдельно, не исправляя свои данные. Это погрешность P, а не готовая погрешность μ.

Сформулируй вывод

Назови поверхности, полученный μ, способ определения и ограничения. Изменение материала или состояния поверхности может изменить коэффициент. Не называй μ свойством одного бруска.

Наш метод исследует скольжение. Качение нельзя автоматически описывать тем же коэффициентом. Ниже — отдельные упражнения с учебными данными; они не подменяют таблицу собственного опыта.

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. Четыре нагрузки: брусок без грузов, с 1,2,3 грузами. Для каждой:3 прямых измерения веса P и 5 отсчётов тяги F при равномерном горизонтальном скольжении. P и F в ньютонах. Фото — иллюстрация, не источник показаний.

А. Учебные отсчёты тяги при одной нагрузке:0,6;0,7;0,6;0,5;0,6 Н. Средний вес 1,5 Н. Найди среднюю силу и μ для этой нагрузки.

Б. На прямой модельного графика через начало координат взята точка C: Pср=4 Н, Fср=1,2 Н. Найди μ. Почему у него нет единицы?

В. Вес сборки с 3 грузами измерили трижды:4,1;4,1;4,1 Н. Цена деления 0,1 Н. По методу цены деления учебника найди ΔP, относительную погрешность и интервал.

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: В модельном опыте Fср=0,8 Н, Pср=2,0 Н. Найди μ.

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

В отчёте подпиши оси графика, запиши μ и ограничения опыта. Учебный расчёт: Fср=0,9 Н, Pср=3 Н — найди μ.

Главное

Равномерное горизонтальное скольжение: Fтяги=Fтр, N=P. μ=Fср/Pср. Повторы и график помогают оценить результат. Погрешность веса не равна погрешности коэффициента.