Libmishõõrdeteguri määramise valem. Teoreetiline mehaanika. Töö protseduur

15. peatükk

15.3. Teoreem kineetilise punkti ja jäiga keha energia muutumisest translatsioonilise liikumise ajal.

15.3.1. Millist tööd teevad materiaalsele punktile mõjuvad jõud, kui selle kineetiline energia väheneb 50 J-lt 25 J-le? (Vastus -25)

15.3.2. Materiaalse punkti massiga m vabalangemine algab puhkeolekust. Jättes tähelepanuta õhutakistuse, määrake punkti läbitud tee ajal, mil selle kiirus on 3 m/s. (Vastus 0,459)

15.3.3. Maa pinnalt paisatakse algkiirusega materiaalne punkt massiga m = 0,5 kg v o \u003d 20 m / s ja asendis M on kiirus v= 12 m/s. Määrake gravitatsiooni töö punkti liigutamisel positsioonist M o asendisse M (vastus -64)

15.3.4. Materiaalne punkt massiga m paisatakse Maa pinnalt nurga all α = 60° algkiirusega horisondi suhtes v 0 = 30 m/s. Määrake punkti maksimaalne kõrgus h. (Vastus 34.4)

15.3.5. Keha massiga m = 2 kg tõuseb tõukejõul piki kaldtasapinda algkiirusega v o = 2 m/s. Määrake raskusjõu poolt keha poolt peatumiseni läbitud teekonnal tehtud töö. (Vastus -4)

15.3.6. Materiaalne punkt M massiga m, mis on riputatud keermele pikkusega OM = 0,4 m fikseeritud punkti O külge, tõmmatakse nurga all tagasi α = 90° tasakaaluasendist ja vabastatakse ilma algkiiruseta. Määrake selle punkti kiirus selle läbimisel tasakaaluasendist. (Vastus 2.80)

15.3.7. Kiigekabiin on riputatud kahele vardale pikkusega l= 0,5 m. Määrake kabiini kiirus, kui see läbib alumisest asendist, kui alghetkel olid vardad nurga võrra kõrvale kaldunud φ = 60° ja vabastatakse ilma algkiiruseta. (Vastus 2.21)

15.3.8. Materjali punkt M massiga m liigub raskusjõu mõjul mööda poolsilindri sisepinda raadiusega r = 0,2 m. Määrake materjali punkti kiirus pinna punktis B, kui selle kiirus punktis A on null . (Vastus 1,98)

15.3.9. Traadil ABC, mis asub vertikaaltasapinnal ja on painutatud ringide kaare kujul raadiusega r 1, = 1 m, r 2 = 2 m, võib rõngas D massiga m libiseda ilma hõõrdumiseta. Määrake rõnga kiirus punktis C, kui selle kiirus punktis A on null. (Vastus 9.90)

15.3.10. Keha massiga m = 2 kg liigub mööda horisontaaltasapinda, millele anti algkiirus v 0 = 4 m/s. Enne peatumist läbis keha vahemaa, mis võrdub 16 m. Määrake keha ja tasapinna vahelise libisemishõõrdejõu moodul. (Vastus 1)

15.3.11. Keha massiga m = 100 kg hakkab paigalt liikuma horisontaalsel konarlikul tasapinnal konstantse jõu F toimel. Läbides 5 m vahemaa, muutub keha kiiruseks 5 m/s. Määrake jõumoodul F, kui libisemishõõrdejõud F tr \u003d 20 N. (Vastus 270)

15.3.12. Hokimängija, olles väravast 10 m kaugusel, annab kepiga jääl lebavale litrile teada, kiirus on 8 m/s. Jää pinnal libisev litter lendab väravasse kiirusega 7,7 m/s. Määrake libisemishõõrdetegur litri ja jääpinna vahel.
(Vastus 2.40 10 -2)

15.3.13. Keha massiga m = 1 kg laskub kaldtasapinnast alla ilma algkiiruseta. Määrake keha kineetiline energia hetkel, mil see on läbinud 3 m, kui keha ja kaldtasandi vahelise libisemishõõrdetegur f= 0,2. (Vastus 9.62)

15.3.14. Koormus massiga m laskub mööda kaldtasapinda alla ilma algkiiruseta. Millise kiirusega v on koorem, kui see on liikumise algusest läbinud 4 m, kui koormuse ja kaldtasandi libisemistegur on 0,15? (Vastus 5.39)

15.3.15. Liuguri 1 külge kinnitatakse vedru 2 massiga m = 1 kg. Vedru surutakse vabast olekust kokku 0,1 m võrra, misjärel koormus vabastatakse ilma algkiiruseta. Määrata vedru jäikus, kui 0,1 m läbinud koormus omandab kiiruse 1 m/s.
(vastus 100)

Kui kangi tõmmata dünamomeetriga konstantsel kiirusel, siis dünamomeeter näitab libisemishõõrdejõu moodulit (F tr). Siin tasakaalustab dünamomeetri vedru elastsusjõud libisemishõõrdejõudu.

Teisest küljest sõltub libisemishõõrdejõud toe normaalse reaktsiooni jõust (N), mis tekib keharaskuse mõjul. Mida suurem on kaal, seda suurem on normaalse reaktsiooni jõud. JA mida suurem on normaalne reaktsioonijõud, seda suurem on hõõrdejõud. Nende jõudude vahel on otsene proportsionaalne seos, mida saab väljendada valemiga:

Siin on μ hõõrdetegur. See näitab täpselt, kuidas libisemishõõrdejõud sõltub normaalse reaktsiooni jõust (või võib öelda, et keha massist), kui suur osa sellest on. Hõõrdetegur on mõõtmeteta suurus. Erinevate pinnapaaride puhul on μ erinev väärtus.

Nii näiteks hõõruvad puitesemed üksteise vastu koefitsiendiga 0,2–0,5 (olenevalt tüübist puitpinnad). See tähendab, et kui toe normaalse reaktsiooni jõud on 1 N, siis liikumise ajal võib libisemishõõrdejõud olla vahemikus 0,2 N kuni 0,5 N.

Valemist F tr \u003d μN järeldub, et teades hõõrdejõude ja normaalset reaktsiooni, on võimalik määrata mis tahes pindade hõõrdetegur:

Tavalise tugireaktsiooni tugevus sõltub keha massist. Moodulilt on see sellega võrdne, kuid suunalt vastupidine. Keha massi (P) saab arvutada teades keha massi. Seega, kui me ei võta arvesse suuruste vektorilist olemust, võime kirjutada, et N = P = mg. Seejärel leitakse hõõrdetegur järgmise valemi abil:

μ = F tr / (mg)

Näiteks kui on teada, et mööda pinda liikuva 5 kg massiga keha hõõrdejõud on 12 N, siis leiad hõõrdeteguri: μ = 12 N / (5 kg ∙ 9,8 N/kg ) = 12 N / 49 N ≈ 0,245.

2.2.4. Hõõrdejõud

Hõõrdejõud ei mõju mitte ainult liikuvale kehale, vaid ka puhkeolekus olevale kehale, kui on jõud, mis kipuvad seda tuge murdma. Toel veerev keha on samuti allutatud hõõrdejõule.

staatiline hõõrdejõud arvuliselt võrdne selle jõu komponendiga, mis on suunatud piki pinda, millel antud keha asub, ja kipub seda oma kohalt liigutama (joonis 2.7):

F tr.pok \u003d F x.

Riis. 2.7

Kui määratud komponent saavutab teatud kriitilise väärtuse (F x = F crit), hakkab keha liikuma. Jõu kriitiline väärtus, mis vastab liikumise algusele, määratakse valemiga

F x \u003d F crit \u003d µ kuni N,

kus µ so - staatilise hõõrdetegur; N on toe normaalse reaktsiooni jõu moodul (see jõud on arvuliselt võrdne keha massiga).

Liikumise alguses saavutab staatiline hõõrdejõud maksimaalse väärtuse:

F tr. kuni max = μ kuni N .

libisev hõõrdejõud on konstantne ja selle määrab toode:

F tr.sk = µ sk N ,

kus µ sk - libisemishõõrdetegur; N on toe normaalse reaktsiooni jõu moodul.

Ülesannete lahendamisel arvestatakse, et staatilise hõõrdetegurid µ so ja libisemistegurid µ sk on üksteisega võrdsed:

µ kuni = µ sk = µ.

Joonisel fig. 2.8 kujutab graafikut hõõrdejõu F tr suuruse sõltuvuse kohta jõu F x projektsioonist, mis kaldub keha liigutama teljele, mis on suunatud piki kavandatud liikumise pinda.

Riis. 2.8

Selleks, et teha kindlaks kas see keha jääb sisse puhkeolekus või liikumises teatud suuruse ja suunaga rakendatud jõu mõjul on vajalik:

F crit = µN,

kus µ on hõõrdetegur; N on toe normaalse reaktsiooni jõu moodul;

3) võrrelge F crit ja F x väärtusi:

• kui F x > F crit, siis keha liigub rakendatud jõu toimel; sel juhul arvutatakse libisemishõõrdejõud järgmiselt

F tr.sk = µN;

• kui Fx< F крит, то тело покоится под действием приложенной силы; в этом случае сила трения покоя рассчитывается как

F tr.pok \u003d F x.

Moodul veeremise hõõrdejõud F roll on võrdeline veerehõõrdeteguri µ rulliga, toe normaalse reaktsiooni jõu mooduliga N ja on pöördvõrdeline veerekeha raadiusega R:

F tr. qual = μ qual N R .

Näide 13. Horisontaalsel pinnal lamavale kehale massiga 6,0 kg rakendatakse piki pinda suunatud jõudu 25 N. Leidke hõõrdejõud, kui hõõrdetegur on 0,5.

Lahendus. Hindame valemi järgi keha liikumist esile kutsuva jõu suurust

F cr = µN,

kus µ on hõõrdetegur; N on toe normaalse reaktsioonijõu moodul, mis on arvuliselt võrdne keha massiga (P = mg).

Keha liikumise alustamiseks piisav kriitilise jõu suurus on

F cr \u003d μ m g \u003d 0,5 ⋅ 6,0 ⋅ 10 \u003d 30 N.

Kehale horisontaalsuunas rakendatava jõu projektsioon kavandatava liikumise Ox teljele (vt joonis) on võrdne

F x \u003d F = 25 N.

Fx< F кр,

need. kehale rakendatava jõu suurus on väiksem kui selle liikumist esile kutsuva jõu suurus. Seetõttu on keha puhkeasendis.

Soovitud hõõrdejõud - ülejäänud hõõrdejõud - on võrdne välise horisontaalse jõuga, mis kipub seda rahu rikkuma:

F tr.pok \u003d F x \u003d 25 N.

Näide 14. Keha on kaldtasandil, mille nurk on 30°. Arvutage hõõrdejõud, kui hõõrdetegur on 0,5 3 . Kehakaal on 3,0 kg.

Lahendus. Joonisel olev nool näitab kavandatava liikumise suunda.

Uurime, kas keha jääb puhkeolekusse või hakkab liikuma. Selleks arvutame välja liikumist põhjustada võiva kriitilise jõu väärtuse, s.o.

F cr = µN,

kus µ on hõõrdetegur; N = mg  cos α on kaldtasandi normaalse reaktsioonijõu suurus.

Arvutus annab määratud jõu väärtuse:

F cr \u003d μm g cos 30 ° \u003d 0,5 3 ⋅ 3,0 ⋅ 10 ⋅ 3 2 \u003d 22,5 N.

Puhkeseisundist püüab keha tuua gravitatsiooni projektsiooni Ox-teljele, mille väärtus on

F x = mg  sin 30° = 15 N.

Seega tekib ebavõrdsus

Fx< F кр,

need. selle jõu projektsioon, mis püüab panna keha liikuma, on väiksem kui seda teostava jõu suurus. Seetõttu jääb keha puhkeolekusse.

Soovitud jõud – staatiline hõõrdejõud – on võrdne

F tr \u003d F x \u003d 15 N.

Näide 15. Litter asub poolkera sisepinnal 10 cm kõrgusel alumisest punktist. Poolkera raadius on 50 cm Arvutage seibi ja kera hõõrdetegur, kui on teada, et näidatud kõrgus on suurim võimalik.

Lahendus. Illustreerime ülesande seisukorda joonisega.

Seib on vastavalt probleemi seisukorrale maksimaalsel võimalikul kõrgusel. Järelikult on seibile mõjuva staatilise hõõrdejõu maksimaalne väärtus, mis langeb kokku gravitatsiooni projektsiooniga Ox-teljel:

F tr. kuni max = F x ,

kus F x = mg  cos α on raskusjõu projektsiooni moodul teljele Ox ; m on seibi mass; g - vabalangemise kiirendusmoodul; α on joonisel näidatud nurk.

Staatilise hõõrdumise maksimaalne jõud langeb kokku libiseva hõõrdejõuga:

F tr. kuni max = F tr. ck,

kus F tr.sk \u003d µN - libiseva hõõrdejõu moodul; N = mg  sin α on poolkera pinna normaalse reaktsiooni jõu suurus; µ on hõõrdetegur.

Hõõrdeteguri määrame, kirjutades näidatud võrdsuse selgesõnaliselt:

mg  cos α = µmg  sin α.

Sellest järeldub, et soovitud hõõrdetegur määratakse nurga α puutujaga:

Näidatud nurk määratakse lisakonstruktsiooni järgi:

tg α = R - h 2 h R - h 2,

kus h on litri maksimaalne kõrgus; R on poolkera raadius.

Arvutus annab puutuja väärtuse:

tan α = 0,5 − 0,1 2 ⋅ 0,1 ⋅ 0,5 − (0,1) 2 = 4 3

ja võimaldab teil arvutada soovitud hõõrdeteguri.

Hõõrdejõud () on jõud, mis tuleneb kehade suhtelisest liikumisest. Empiiriliselt on kindlaks tehtud, et libisemishõõrdejõud sõltub kehade vastastikusest survejõust (toetusreaktsioon) (N), hõõrduvate kehade pindade materjalidest ja suhtelise liikumise kiirustest.

MÄÄRATLUS

Hõõrduvaid pindu iseloomustavat füüsikalist suurust nimetatakse hõõrdetegur. Kõige sagedamini tähistatakse hõõrdetegurit tähtedega k või.

Üldjuhul sõltub hõõrdetegur kehade kiirusest üksteise suhtes. Tuleb märkida, et sõltuvust tavaliselt ei võeta arvesse ja libisemishõõrdetegurit peetakse konstantseks. Enamasti hõõrdejõud

Libmishõõrdetegur on mõõtmeteta suurus. Hõõrdetegur sõltub: pinnatöötluse kvaliteedist, hõõrduvatest kehadest, mustuse olemasolust neil, kehade liikumiskiirusest üksteise suhtes jne. Hõõrdetegur määratakse empiiriliselt (eksperimentaalselt).

Hõõrdetegur, mis vastab maksimaalsele staatilise hõõrdejõule, on enamikul juhtudel suurem kui libisemishõõrdetegur.

Sest rohkem materjalipaaride puhul on hõõrdeteguri väärtus mitte suurem kui ühtsus ja seespool

Mis tahes kehapaari hõõrdeteguri väärtust, mille vahel hõõrdejõudu arvestatakse, mõjutavad rõhk, saasteaste, kehade pindala ja muud asjad, mida tavaliselt ei võeta arvesse. . Seetõttu langevad võrdlustabelites näidatud hõõrdejõudude koefitsientide väärtused tegelikkusega täielikult kokku ainult nende saamise tingimustes. Järelikult ei saa hõõrdejõudude koefitsientide väärtusi pidada muutumatuks sama paari hõõrdekehade puhul. Niisiis, kuivade ja määritavate pindade jaoks on olemas okaste koefitsiendid. Näiteks pronksist korpuse ja malmist korpuse libisemishõõrdetegur, kui materjalide pinnad on kuivad, on võrdne

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2

Füüsiline töötuba

Ülesanne nr 3

Libmishõõrdeteguri määramine

Selle ülesande täitmiseks valmistudes peaksite tutvuma õpikutes oleva teooriaga.:

1. 2. peatükk, I.V. Saveljev "Üldfüüsika kursus", v.1, M., "Teadus".

2. § 1 ja 2. PC. Kaškarov, A.V. Zotejev, A.N. Nevzorov, A.A. Sklyankin “Probleemid kursuse jaoksüldfüüsika koos lahendustega. « Mehaanika. elekter ja magnetism » , M., toim. Moskva Riiklik Ülikool.

1. Töö eesmärk

Kontrollige katseliselt kinemaatika ja dünaamika seaduspärasusi jäiga keha translatsioonilise liikumise näitel kuivhõõrdumise korral. Tutvuda libisemishõõrdeteguri määramise meetodiga - tribomeetriaga. Arvutage katseandmete põhjal libisemishõõrdetegur.

2. Katseseadmed, instrumendid ja tarvikud

L
labori statiiv (joon. 3.1) sisaldab kaldsuunalist juhtpinki (1) koos selle külge kinnitatud mõõtejoonlauaga, liigutatavat latti (2) (2 tk.), optilisi andureid (3) (3 tk.), protraktorit mõõtmiseks juhtpingi nurk ja moodul optilistelt anduritelt signaalide kogumiseks (4).

Instrumentide ja tarvikute hulgas on arvuti koos vajalikuga tarkvara ja jaotur signaali kogumise mooduli ühendamiseks arvutiga.

3. Teoreetiline osa

A. Üldsätted

Newtoni seaduste järgi kehade liikumise analüüsimisel tuleb tegeleda järgmiste jõudude tüüpidega:

Gravitatsioon on kehade gravitatsioonilise vastasmõju ilming;

Keermete, vedrude pingutusjõud, tugede ja vedrustuste reaktsioonid, jne. ("sidemete reaktsioonijõud") - kehade deformatsioonist tulenevate elastsusjõudude ilming;

Hõõrdejõud . Eristada jõude kuiv ja viskoosne hõõrdumine. Kuivhõõrdumine tekib siis, kui tahke keha liigub piki teise tahke keha pinda.

Tingimustes, mil teatud pinnaga kokkupuutes olevale kehale mõjuvad jõud, kuid see ei liigu selle pinna suhtes, mõjutab keha viimase küljelt staatiline hõõrdejõud . Selle väärtus leitakse suhtelise liikumise puudumise tingimusest:

(3.1),

Kus - kehale rakendatavad jõud, välja arvatud
. Need. kui keha on puhkeolekus, on staatiline hõõrdejõud täpselt võrdne suurusjärgus ja vastupidine tekkivate jõudude tangentsiaalsele komponendile
. Hõõrdejõu n maksimaalne väärtus okoya on võrdne
, Kus N – normaalne (st pindadega risti) komponent toetada reaktsioonivägesid *) ,  on libisemishõõrdetegur. Hõõrdetegur sõltub kokkupuutel olevate kehade pindade materjalist ja seisukorrast. Karedate pindade puhul on hõõrdetegur suurem kui poleeritud pindade puhul. Joonisel fig. 3.2 näitab, kuidas muutub kuivhõõrdejõud jõu suurenedes F  . Graafiku kaldus osa ( F tr  N) vastab puhkeolekus olevale kehale ( F tr pok = F  ) ja horisontaalne libisemiseks.

. (3.2)

* Oma olemuselt on kuivhõõrdejõud tingitud kokkupuutuvate tahkete ainete pinnakihtide molekulide elektromagnetilisest vastasmõjust. Hõõrdejõu sõltumatust kiirusest täheldatakse ainult mitte väga suurtel kiirustel, mitte kõigi kerede ja mitte kõigi pinnatöötluse omaduste puhul.

Libmishõõrdejõud on alati suunatud keha kiirusvektorile vastupidiselt. See vastab prantsuse füüsikute Ch. Coulombi ja G. Amontoni empiiriliselt kindlaks tehtud libiseva hõõrdejõu seaduse vektorkirjele:

. (3.3)

Siin on kehade suhteline liikumiskiirus, v on selle moodul.

Kui kehad liiguvad vedelas või gaasilises keskkonnas, viskoosne hõõrdejõud . Madalatel kiirustel on see võrdeline keha kiirusega keskkonna suhtes:

, (3.4)

Kus r – viskoosse hõõrdetegur (sõltub keha suurusest ja kujust, keskkonna viskoossusomadustest).

Sisuks on hõõrdekehade jõudude, hõõrdetegurite ja kulumiskindluse mõõtmise meetodite süsteem. spetsiaalne sektsioon mehaanika - tribomeetria. Selles töös katseliselt määrata libisemishõõrdetegur  tribomeetrit kasutatakse reguleeritava kaldenurgaga kaldtasandi ja optiliste andurite süsteemi kujul, mis registreerivad sellelt maha libiseva keha kinemaatilisi omadusi.

B. "Arvutusvalemi" tuletamine

B laboripingi juhtpingi kaldtasandil asuv latt (joonis 3.1) avaldab kahte jõudu: raskusjõudu
ja toe reaktsioonijõudu kiilu küljelt. Viimast, nagu tavaliselt, on mugav kohe esitada kahe komponendi kujul - hõõrdejõud
piki pinda ja "tavalist" komponenti (st pinnaga risti) - (vt joonis 3.3). Üldjuhul saab hõõrdejõudu suunata nii üles kui alla piki kaldtasapinda. Meid huvitab aga juhtum, kui latt kas libiseb või on kaldtasapinnast alla libisemise äärel. Seejärel suunatakse hõõrdejõud kaldu allapoole.

Eeldame, et puistu on Maaga seotud inertsiaalse võrdlussüsteemi suhtes liikumatu. Siis, kuni plokk ei libise, on sellele mõjuvate jõudude summa null. Mugav telg KOHTAX Ja KOHTAY Meie poolt valitud inertsiaalse tugisüsteemi koordinaatsüsteemid tuleks paigutada vastavalt piki kaldtasapinda ja sellega risti (vt joonis 3.3). Kaldtasapinnal toetuva varda tasakaalutingimused on järgmised:

0 = N – mg cos  . (3.5)

0 = mg patt  – F tr . (3.6)

Kuni juhiku kaldenurk on väike, tasakaalustab seda piki gravitatsioonikomponent ("veeremisjõud") jõuga staatiline hõõrdumine (!). Kui nurk suureneb  see ka kasvab (vastavalt “siinuse seadusele”). Selle kasv pole aga piiramatu. Selle maksimaalne väärtus, nagu me teame, on

=  N. (3.7)

See määrab nurga maksimaalse väärtuse, mille juures latt ei libise kaldtasandilt maha. Ühine otsus võrrandid (3.5) - (3.7) viivad tingimuseni:

. (3.8)

Teisisõnu, hõõrdetegur  võrdne tasapinna horisondi kaldenurga puutujaga, millest algab libisemine keha kaldtasandist. See on aluseks ühe valikuid tribomeetrid.

Kaldtasandilt libiseva keha alguse piirnurka on aga üsna raske piisava täpsusega kindlaks teha (“staatiline meetod”). Seetõttu kasutatakse selles katsetöös dünaamilist meetodit libisemishõõrdeteguri määramiseks tahke keha (varda) translatsioonilisel liikumisel piki kiirendusega kaldtasapinda.

Kui varras libiseb kaldtasandil alla, näeb liikumisvõrrand (Newtoni teine ​​seadus) koordinaattelgedele projektsioonides välja järgmine:

ma= mg patt  – F tr , (3.9)

0 = Nmg cos  . (3.10)

Libisemishõõrdejõud on võrdne

F tr =  N . (3.11)

Need dünaamika võrrandid võimaldavad meil leida keha kiirenduse:

a= (patt  –  cos  )g. (3.12)

Kaldtasapinnal alla libiseva keha koordinaat muutub vastavalt seadusele ühtlaselt kiirendatud liikumine:

. (3.13)

Optilised andurid, mis on paigutatud piki varda teekonda kindlatele vahemaadele, võimaldavad mõõta aega, mis kulub kehal vastavate teelõikude läbimiseks. Võrdsuse (3.13) abil saab katseandmete arvulise lähenduse abil leida kiirenduse väärtuse a.

Arvutatud kiirenduse väärtuse põhjal saab võrrandi (3.12) abil saada "arvutusvalemi" hõõrdeteguri määramiseks  :

(3.14)

Seega on hõõrdeteguri katseliseks määramiseks vaja mõõta kahte suurust: tasapinna kaldenurka  ja keha kiirendus A.

1. Labori seadistuse kirjeldus

D

Riis. 3.4

Puitplokk 1 (joonis 3.4), millele on liimitud sihikuplaat (2) ℓ , libiseb piki kaldtasapinda, ületades andurite (3) optilisi telgi, fikseerides piki kaldtasapinda libiseva varda abil nende optiliste telgede kattumise alguse ja lõpu momendid. Anduri optilise telje impulsi esiserv on seotud optilise telje kattumise algusega sihtriba poolt ja tagumine serv on seotud optilise telje kattumise lõpuleviimisega vardaga. Selle aja jooksul liigub plokk kaugust ℓ . Seega, kui riba lõikub järjestikku kolme anduri optiliste telgedega, fikseeritakse teljel 6 koordinaatmärgi läbimise ajad. Oh(vt joonis 3.5): x 1 , x 1 +ℓ , x 2 , x 2 +ℓ , x 3 , x 3 +ℓ . Nende läbimise aja eksperimentaalselt mõõdetud väärtused t 1 ,t 2 ,t 3 ,t 4 ,t 5 ,t 6 on aluseks ruutsõltuvuskõvera (3.13) lähendamiseks. Nende punktide koordinaatide väärtused on vaja lähendusprogrammi panna x 1 , x 1 +ℓ , x 2 , x 2 +ℓ , x 3 , x 3 +ℓ , mis kantakse tabelisse 1 pärast 3 optilise anduri positsioonide fikseerimist.

1. Töö protseduur

Paigaldusvalikud:

Varda juuksepiiri pikkus: ℓ = (110  1) mm;

Varraste nr 1 ja nr 2 juhtpingi kaldenurgad:

α 1 = (24 ± 1) rahe;

α 2 = (27 ± 1) rahe.

Tabel 1

Harjutus 1 (pulk number 1)

1. Pange labori seadistus kokku, seades juhtpinki nurga alla α 1 = 24 (juhitav nurgamõõturiga) ja 3 optilise anduri paigutamine varda teele piki juhtpinki.

2. Paigaldage latt nr 1 kaldjuhikule ja hoidke seda ülemises, algses asendis.

Alustage mõõtmist, vajutades nuppu (Ctrl+S) (alustage valitud andurite mõõtmist) ja kohe pärast alustamist vabastage riba, misjärel see hakkab ülemisest asendist mööda kaldtasapinda libisema.

3. Kui riba on läbinud kogu kaldtasandi, peatage mõõtmised, vajutades nuppu (Ctrl+T) (lõpetage mõõtmised). Ekraanil on näha kolm impulssi, mis näitavad 3 anduri optiliste telgede kattumise momente, kui puitklots libiseb mööda kaldtasapinda (joonis 3.6) (tingimuslikud numbrid).

R

on. 3.6

4. Töötle saadud andmeid vastavalt stsenaariumile:

tabeli parempoolses veerus on märgitud " x, m”, tuleb täita käsitsi. Kui 15-le on paigaldatud kolm andurit cm, 40 cm ja 65 cm vastavalt (andmed on võetud tabelist 1), siis pärast kõigi andurite koordinaatide kuue väärtuse sisestamist näeb ekraanil olev tabel välja järgmine:

tabeli keskmises veerus olev arv (tähise "A" all) võrdub võrrandi (3.13) ruutvõimsuse kahekordse koefitsiendiga, s.o.
, nii et sel juhul on kiirendus võrdne a 1=2A=0,13×2=0,26 m/Koos 2. Märkige see väärtus tabelisse 2.

5. Korrake katset vastavalt lõikudele. 2-4 veel neli korda. Kirjutage kõik tulemused tabelisse 2.

6. Seadke juhtpink nurga alla α 2 = 27 , asetades kolm optilist andurit varda teele piki juhtpinki. Korrake kogu katset vastavalt lõikudele. 2–4. Salvestage kõik tulemused tabelisse 3.

Tabelite järel jäta ruumi arvutatud tulemuste salvestamiseks (umbes pool lehekülge).

Harjutus 2 (pulk number 2)

1. Võtke latt nr 2 tugi-libisemispinna erineva materjaliga ja korrake selle jaoks kogu katset vastavalt lõikudele. 1–6. Märkige kõik tulemused vastavalt tabelitesse 4 ja 5.

Tabelite järel jäta ruumi arvutatud tulemuste jaoks (umbes pool lehekülge).

6. Mõõtmistulemuste töötlemine

Kasutades saadud tulemusi ja arvutatud seost (3.14), leidke hõõrdeteguri I>μ> keskmine väärtus iga varda ja katse tingimuste kohta (tasapinna kaldenurk):

…

Osalised kõrvalekalded kirjuta tabelitesse 2–4. Leidke iga juhtumi mõõtmisviga

Baari number 1 jaoks:

1 > =…; 2 > = …;

Baari number 2 jaoks:

3 > = …; 4 > = …

2. Hinnake katseviga (mõõtmisviga + meetodi viga).

Mõõtmisviga (osalise kõrvalekalde moodulite keskmine):

= ...

Δ µ 1 rev. = …;Δ µ 2 rev. = …;

Δ µ 3 rev. = …;Δ µ 4 rev. = …

Meetodi viga:

/B> a 1 > = … Prl 2 ;Δ a 1 = … Prl 2

ε µ = … Δ µ 1 kohtusime. = ε µ · 1 > = …

Δ µ 1 = …

/B> a 2 > = … Prl 2 ;Δ a 2 = … Prl 2

ε µ = ... Δ µ 2 kohtusime. = ε µ · 2 > = …

Δ µ 2 = …

/B> a 3 > = … Prl 2 ;Δ a 3 = … Prl 2

ε µ = ... Δ µ 3 kohtusime. = ε µ · 3 > = ...

Δ µ 3 =

/B> a 4 > = … Prl 2 ;Δ a 4 = … Prl 2

ε µ = ... Δ µ 4 kohtusime. = ε µ · 4 > =

Δ µ 4 = ...

Märkige üles hõõrdeteguri katselise määramise tulemus μ stange nr 1 ja stange nr 2 jaoks standardkujul:

7. Turvaküsimused

Mis on hõõrdejõud?

Milliseid hõõrdejõude te teate?

Mis on staatiline hõõrdejõud? Mis on staatiline hõõrdejõud?

Joonistage graafikud kehale mõjuvate ülejäänud jõudude kuivhõõrdejõu sõltuvusest saadud komponendi toetuspinna puutujast.

Millest sõltub libisemishõõrdetegur?

Kuidas saab katseliselt määrata libisemishõõrdetegurit keha tasakaalutingimustest kaldtasandil?

Kuidas määratakse selles töös katseliselt libisemishõõrdetegur?

Mis on laboratooriumi stend?

Rääkige meile tööde teostamise ja mõõtmiste tegemise protseduurist.

Kuidas hinnata libisemishõõrdeteguri kaudse mõõtmise viga?

8. Ohutusjuhised

Enne töö tegemist saada laborandilt juhised.

Järgige laboris "Füüsika" töötamise üldisi ohutuseeskirju.

9. Taotlused

Lisa 1. Mõõtmisvea hindamine, koefitsiendid Õppetund

Number statistika kogumiseks): määratluskoefitsienthõõrduminelibisemine kehad vastavalt kasutatavale pinnale (kasutage ... meie poolt ülesandeid? – Keha kiirendus peab olema võrdne nulliga. - Millise väärtusega koefitsienthõõrdumine ...