Закон всемирного тяготения. Сила упругости, закон Гука. Сила трения, закона Амонтона-Кулона.: Часть 6

Определение коэффициента трения скольжения. Метод горизонтального движения

Используя брусок с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между бруском и поверхностью линейки.

image.png

Показание динамометра при равномерном скольжении равно силе трения.

Для силы трения скольжения справедлив закон Кулона-Амонтона: F_{тр} = \mu \cdot N. Коэффициент трения: \mu = \frac{F_{тр.ск}}{N}, \mu = \frac{F_{упр}}{P_{бр} + 2P_{гр}}. Результаты измерений должны быть указаны с учетом абсолютной погрешности (она равна цене деления прибора или указана в условии экспериментального задания): F = \left( \cdots \pm \cdots \right). Прижимающая сила равна весу бруска с грузами. Для ее измерения воспользуемся динамометром – определим вес бруска и вес одного груза: P_{бр} = \left( \cdots \pm \cdots \right), P_{гр} = \left( \cdots \pm \cdots \right).

image.png

Метод наклонной плоскости

Рассмотрим скольжение бруска по наклонной плоскости.

image.png

На брусок действует либо сила трения скольжения, либо сила трения покоя: F_{тр} =

\left[

\begin{array}{lll}

F_{тр.п.} < F_{тр.ск},\\

F_{тр.ск.} = \mu N.

\end{array}\right. Рассмотрим равномерное скольжение бруска ( \vec{v}=\vec{C}onst ). Тогда \vec{F}_\Sigma = \vec{0}, m \vec{g}+ \vec{N}+ \vec{F}_{тр.ск.} = \vec{0}. В проекции на ось x : mg\cdot \sin\alpha +0-F_{тр.ск.} = 0 и ось y : -mg \cdot \cos\alpha + N+0=0. Решим эти уравнения совместно: N = mg \cos \alpha, mg \sin\alpha = \mu N = \mu \cdot mg \cos \alpha, \sin\alpha = \mu \cos \alpha, \tg \alpha = \mu . Для плоскости с высотой h и основанием l : \tg \alpha = \frac{h}{\sqrt{l^2-h^2}}. Таким образом, плавно увеличивая угол \alpha , можно экспериментально обнаружить угол, при котором начинается скольжения бруска. Угол начала движения соответствует трению покоя: \mu _{пок} = \tg \alpha _{пок}. Замечание. Явление застоя при сцеплении микронеровностей приводит к завышению \mu _{пок} относительно \mu_{ск} . Способы устранения адгезии:

Плавно увеличивайте \alpha , легонько постукивая по плоскости. Тогда \alpha _{ск}<\alpha_{пок} , \mu _{ск} = \tg \alpha _{ск}.

Установите \alpha > \alpha _{ск} , дайте бруску скользить с ускорением. Плавно уменьшайте угол до момента остановки бруска.