Лабораторна робота № 3 «вимір коефіцієнта тертя ковзання»

Мета роботи: визначити коефіцієнт тертя дерев'яного бруска, що ковзає по дерев'яній лінійці, використовуючи формулу Fтр = = μР. За допомогою динамометра вимірюють силу, з якою потрібно тягнути брусок з вантажами по горизонтальній поверхні так, щоб він рухався рівномірно. Ця сила дорівнює по модулю силі тертя Fтp. діючої на брусок. За допомогою того ж динамометра можна знайти вага бруска з вантажем. Ця вага по модулю дорівнює силі нормального тиску N бруска на поверхню, по якій він ковзає. Визначивши таким чином значення сили тертя при різних значеннях сили нормального тиску, необхідно побудувати графік залежності Fтр від Р і знайти середнє значення коефіцієнта тертя (див. Роботу № 2).

Основним вимірювальним приладом в цій роботі є динамометр. Динамометр має похибку δд = 0,05 Н. Вона і дорівнює похибки вимірювання, якщо покажчик збігається зі штрихом шкали. Якщо ж покажчик в процесі вимірювання не збігається зі штрихом шкали (або коливається), то похибка вимірювання сили дорівнює δF = = 0,1 Н.

Засоби вимірювання: динамометр.

Матеріали: 1) дерев'яний брусок; 2) дерев'яна лінійка; 3) набір вантажів.

Порядок виконання роботи

1. Покладіть брусок на горизонтально розташовану дерев'яну лінійку. На брусок поставте вантаж.

2. Прикріпивши до бруска динамометр, як можна більш рівномірно тягніть його вздовж лінійки. Заміряйте при цьому показання динамометра.

3. Зважте брусок і вантаж.

4. До першого вантажу додайте другий, третій вантажі, кожен раз зважуючи брусок і вантажі і вимірюючи силу тертя.

За результатами вимірювань заповніть таблицю:

5. За результатами вимірювань побудуйте графік залежності сили тертя від сили тиску і, користуючись ним, визначте середнє значення коефіцієнта тертя μср (див. Роботу № 2).

6. Розрахуйте максимальну відносну похибку вимірювання коефіцієнта тертя. Так як

(Див. Формулу (1) роботи № 2).

З формули (1) випливає, що з найбільшою похибкою виміряно коефіцієнт тертя в досвіді з одним вантажем (так як в цьому випадку знаменники мають найменше значення).

7. Знайдіть абсолютну похибка

і запишіть відповідь у вигляді:

Потрібно визначити коефіцієнт тертя ковзання дерев'яного бруска, що ковзає по дерев'яній лінійці.

Сила тертя ковзання

де N - реакція опори; μ - до

коефіцієнт тертя ковзання, звідки μ = Fтр / N;

Сила тертя по модулю дорівнює силі, спрямованої паралельно поверхні ковзання, яка потрібна для рівномірного переміщення бруска з вантажем. Реакція опори по модулю дорівнює вазі бруска з вантажем. Вимірювання обох сил проводяться за допомогою шкільного динамометра. При переміщенні бруска по лінійці важливо домогтися рівномірного його руху, щоб показання динамометра залишалися незмінними і їх можна було точніше визначити.

Розрахуємо відносну похибку:

Видно, що найбільша відносна похибка буде в досвіді з найменшим вантажем, тому що знаменник менше

Розрахуємо абсолютну похибку

Видно, що найбільша відносна похибка буде в досвіді з найменшим вантажем, тому що знаменник менше.

Розрахуємо абсолютну похибку

Отриманий в результаті дослідів коефіцієнт тертя ковзання можна записати як: μ = 0,35 ± 0,05.