Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы icon

Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы


Скачать 16.04 Kb.
НазваниеЛабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы
Размер16.04 Kb.
ТипЛабораторная работа


Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ

ПРИ ПОМОЩИ НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ


Цель работы:

Определение коэффициента трения скольжения при помощи наклонной плоскости статическим и динамическим методами.

Приборы и принадлежности

  1. Наклонная плоскость

  2. Бруски из различных материалов

  3. Секундомер

  4. Линейка

Содержание работы


Сила трения покоя действует на тело в том случае, когда тело покоится. Сила трения скольжения действует на тело, скользящее по твердой поверхности и направлена в сторону, противоположную движению. Она приближенно равна

, (1)

где ^ N – сила реакции опоры, а величину μ называют коэффициентом трения скольжения. Коэффициент трения зависит лишь от состояния трущихся поверхностей (от скорости движения он также зависит, но очень незначительно).

Для определения коэффициента трения можно использовать наклонную плоскость, которая расположена под углом α к горизонту (рис. 1 а). Рассмотрим силы, действующие на тело, свободно скользящее по наклонной плоскости.


- сила тяжести, действует вертикально вниз;

- сила трения, действует вдоль наклонной плоскости в сторону, противоположную движению;

- сила реакции опоры, действует перпендикулярно наклонной плоскости.


По второму закону Ньютона результирующая этих сил равна

(2)

Спроектировав это уравнение на оси ох и оу , получим систему уравнений:






Учитывая, что , решим эту систему. Найдя силу реакции опоры N из второго уравнения этой системы ,

подставим ее в первое уравнение:

Отсюда найдем коэффициент трения

. (3)

Для нахождения μ по этой формуле необходимо измерить угол и ускорение , с которым тело движется по плоскости. Косинус и тангенс угла найдем из прямоугольного треугольника (рис. 1 б):

(4)

, (5)

где h – высота, а L – длина наклонной плоскости.

Если тело движется равномерно прямолинейно либо покоится, то ускорение равно 0 и формула (3) превращается в

(6)

Путь ^ L, который тело пройдет с постоянным ускорением за время t при нулевой начальной скорости, равен:

(7)

Отсюда ускорение

(8)

Подставив формулы (4), (5) и (8) в уравнение (3), получим



или

(9)

Таким образом, мы имеем возможность измерить коэффициент трения двумя методами – статическим (по формуле 6) и динамическим (по формуле 3).

Для нахождения погрешности измерения проделывают несколько раз и находят среднее арифметическое значение коэффициента трения:

, (10)

а затем – его погрешность.

(11)

(12)

Порядок выполнения работы

  1. Подготовить установку к измерениям. Для этого установить наклонную плоскость под произвольным углом и отметить на ней L = 1м.

  2. Провести измерения коэффициента трения статическим методом. Для этого поместить брусок на плоскость и, изменяя угол ее наклона, найти такое предельное положение плоскости, при котором брусок начинает свое движение. Для этого положения измерить высоту h. Повторить измерения 4 раза. Результаты занести в таблицу 1.

  3. Провести измерения коэффициента трения динамическим методом. Для этого установить наклонную плоскость под углом большим, чем при предыдущем измерении (высота h должна быть на 1 – 3 см больше). Установить брусок на отметке 1 м. Измерить время скольжения бруска при помощи секундомера. Увеличивая высоту h на 1 – 2 см, провести 4 измерения. Результаты измерений занести в таблицу 2.


Таблица 1. Статический метод. Таблица 2. Динамический метод.



L, м

h, м

μ

μср

Δ μ

Δμср

1



















2










3










4














L, м

h, м

t, с

μ

μср

Δ μ

Δμср

1






















2













3













4















  1. Используя формулы (5) и (6), вычислить μ (для статического метода). Результаты занести в таблицу.

  2. По формуле (9) провести вычисления коэффициента трения для динамического метода.

  3. Вычислить средние значения коэффициента трения μср для каждого метода по формуле (10).

  4. Найти абсолютную погрешность измерения Δ μср для каждого метода по формулам (11), (12).

  5. Найдите относительную погрешность измерения для каждого метода.

  6. Записать ответ в виде:



  1. Сделать выводы о результатах, полученных различными методами и об источниках погрешностей.

  2. Ответить на контрольные вопросы.


Контрольные вопросы

На оценку 4-6 баллов:

  1. Чему равна и как направлена сила трения покоя? Сила трения скольжения?

  2. В чем заключается принцип суперпозиции сил?

  3. Сформулируйте 1 закон Ньютона.

  4. Сформулируйте 2 закон Ньютона.

  5. Сформулируйте 3 закон Ньютона.

  6. Какие силы действуют на тело на наклонной плоскости? Чему они равны и как направлены?

  7. Как направлено ускорение тела в данной работе?

  8. Как найти среднее значение измеряемой величины?

На оценку 7-9 баллов (дополнительно):

  1. Чему равны проекции этих сил на координатные оси? Ответ сопроводите рисунком.

  2. Запишите динамическое уравнение, описывающее движение тела по наклонной плоскости.

  3. От чего зависит коэффициент трения скольжения? Зависит ли он от скорости движения тела? От его массы?

  4. Как находят ускорение тела в данной работе?

  5. Почему для измерения угла в данной работе не используют транспортир?

  6. В чем заключается статический и динамический методы измерения коэффициента трения?

  7. Как найти абсолютную и относительную погрешность измерения?

На оценку 10-12 баллов (дополнительно):

  1. Выведите рабочие формулы (3) и (9).

  2. Как получены формулы (4) и (5)?


Похожие:

Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы
Определение коэффициента трения скольжения при помощи наклонной плоскости статическим и динамическим методами
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа №4. Построение графиков функций
Цель работы: Изучение графических возможностей пакета ms excel. Приобретение навыков построения графика функции на плоскости средствами...
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа №1 "Определение строительных допусков продукции строительной индустрии"
Цель работы: с помощью инструментальных методов определение допусков размера строительных материалов, изделий конструкций
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы icon13. Брусок соскальзывает с наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол α = 300. Каково ускорение бруска, если коэффициент трения его о поверхность плоскости μ = 0,4? 23
По дуге окружности радиусом r = 10 м движется точка. В некоторый момент времени нормальная составляющая ускорения an = 4,0 м/с2,...
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа №3 По курсу «Метрология в оптических телекоммуникационных системах»
Цель работы: приобретение навыков проведения измерений оптическим тестером, изучение методов измерения вносимых потерь компонентов...
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа №4 основные виды термической обработки углеродистых сталей цель работы
Изучить теоретический материал, по описанию структурных превращений, происходящих при нагреве и охлаждении железоуглеродистых сплавов...
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа №3 Изучение потерь на трение по длине. Цель
Цель: Определить опытным путём коэффициент Дарси и сравнить с расчетным значением для трубопровода при различных скоростях движения...
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа №2 Опыт №6. Определение модуля упругости при сдвиге
Н = 0,2 м; L = 0,3 м; L = 0,5 м; P = 20 H; материал вала ­– алюминий (G = 2,8104 мпа)
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconПотенциометрическое определение железа (III) в растворе Цель работы
Цель работы: ознакомление с методом потенциометрического титрования. Определение конечной точки титрования по кривым титрования,...
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа №8. Обработка результатов эксперимента
Цель работы: Изучение возможностей пакета Ms Excel при решении задач обработки экспериментальных данных. Приобретение навыков обработки...
Лабораторная работа определение коэффициента трения при помощи наклонной плоскости цель работы iconЛабораторная работа №1
Изучение поведения различных материалов при растяжении до момента разрушения и определение зависимости между удлинением образца l...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы