Képlet a csúszósúrlódási együttható meghatározásához. Elméleti mechanika. Munkafolyamat

15. fejezet

15.3. Tétel egy kinetikus pont és egy merev test energiájának változásáról transzlációs mozgás közben.

15.3.1. Milyen munkát végeznek az anyagi pontra ható erők, ha a mozgási energiája 50-ről 25 J-re csökken? (Válasz -25)

15.3.2. Egy m tömegű anyagi pont szabadesése nyugalmi állapotból indul ki. A légellenállást figyelmen kívül hagyva határozza meg a pont által megtett utat 3 m/s sebességű időpontban. (0,459 válasz)

15.3.3. Egy m = 0,5 kg tömegű anyagi pont kezdősebességgel kilökődik a Föld felszínéről v o \u003d 20 m / s, és az M helyzetben sebességgel rendelkezik v= 12 m/s. Határozza meg a gravitáció munkáját, amikor egy pontot mozgat M o pozícióból M pozícióba (válasz -64)

15.3.4. Egy m tömegű anyagi pont szögben kilökődik a Föld felszínéről α = 60° a horizonthoz a kezdeti sebességgel v 0 = 30 m/s. Határozzuk meg a pont maximális h magasságát! (34.4-es válasz)

15.3.5. Egy m = 2 kg tömegű test lökésre induló sebességgel emelkedik fel egy ferde sík mentén v o = 2 m/s. Határozza meg a gravitáció által a test által a megállásig megtett úton végzett munkát! (Válasz -4)

15.3.6. Egy OM = 0,4 m hosszú menetre egy fix O pontra felfüggesztett m tömegű M anyagpont szögben visszahúzódik. α = 90°-kal az egyensúlyi helyzetből, és kezdeti sebesség nélkül elengedjük. Határozza meg ennek a pontnak a sebességét az egyensúlyi helyzeten való áthaladás során. (2.80-as válasz)

15.3.7. A hintakabin két hosszúságú rúdra van felfüggesztve l= 0,5 m. Határozza meg a fülke sebességét, amikor az áthalad az alsó helyzeten, ha a kezdeti pillanatban a rudak szöggel elhajlottak φ = 60°, és kezdeti sebesség nélkül engedik el. (2.21-es válasz)

15.3.8. Egy m tömegű M anyagpont a gravitáció hatására egy r = 0,2 m sugarú félhenger belső felülete mentén mozog. Határozza meg az anyagpont sebességét a felület B pontjában, ha sebessége az A pontban nulla . (1,98-as válasz)

15.3.9. A függőleges síkban elhelyezkedő, r 1, = 1 m, r 2 = 2 m sugarú körívek formájában meghajlított ABC vezetéken m tömegű D gyűrű súrlódás nélkül csúszhat. Határozzuk meg a gyűrű sebességét a C pontban, ha sebessége az A pontban nulla! (9.90 válasz)

15.3.10. Egy m = 2 kg tömegű test egy vízszintes síkban mozog, amelynek kezdősebessége adott v 0 = 4 m/s. Megállás előtt a test 16 m-nek megfelelő utat tett meg Határozza meg a test és a sík közötti csúszósúrlódási erő modulusát! (1. válasz)

15.3.11. Egy m = 100 kg tömegű test nyugalmi helyzetéből indul el egy vízszintes durva síkon állandó F erő hatására. 5 m megtétele után a test sebessége 5 m/s lesz. Határozza meg az F erő modulusát, ha a csúszósúrlódási erő F tr \u003d 20 N. (270. válasz)

15.3.12. A jégkorongozó a kaputól 10 m távolságra lévén bottal tájékoztatja a jégen fekvő korongot, sebessége 8 m/s. A jég felszínén csúszó korong 7,7 m/s sebességgel repül a kapuba. Határozza meg a korong és a jégfelület közötti csúszási súrlódási együtthatót!
(2,40 10 -2 válasz)

15.3.13. Az m = 1 kg tömegű test kezdeti sebesség nélkül ereszkedik le egy ferde síkon. Határozzuk meg a test mozgási energiáját abban a pillanatban, amikor 3 m távolságot tett meg, ha a test és a ferde sík közötti csúszósúrlódási együttható f= 0,2. (9.62-es válasz)

15.3.14. Az m tömegű teher kezdeti sebesség nélkül ereszkedik le egy ferde síkon. Mekkora v sebessége lesz a tehernek, ha a mozgás kezdetétől számított 4 m-t megtett, ha a teher és a ferde sík közötti csúszósúrlódási együttható 0,15? (5.39-es válasz)

15.3.15. Az 1 csúszkára m = 1 kg tömegű 2 rugó van rögzítve, amely szabad állapotból 0,1 m-rel összenyomódik, majd a terhelés kezdeti fordulatszám nélkül feloldódik. Határozzuk meg a rugó merevségét, ha a terhelés 0,1 m távolságot haladva 1 m/s sebességet vesz fel.
(100-as válasz)

Ha a rudat dinamométerrel állandó sebességgel húzzuk, akkor a próbapad a csúszósúrlódási erő modulusát (F tr) mutatja. Itt a próbapad rugójának rugalmas ereje kiegyenlíti a csúszósúrlódási erőt.

Másrészt a csúszósúrlódási erő a támasz normál reakciójának erejétől (N) függ, amely a testtömeg hatására jön létre. Minél nagyobb a súly, annál nagyobb a normál reakció ereje. ÉS minél nagyobb a normál reakcióerő, annál nagyobb a súrlódási erő. Ezen erők között egyenes arányos kapcsolat van, amelyet a következő képlettel fejezhetünk ki:

Itt van μ súrlódási tényező. Pontosan megmutatja, hogy a csúszósúrlódás ereje hogyan függ a normál reakció erejétől (vagy mondhatni a test súlyától), annak mekkora hányada. A súrlódási tényező egy dimenzió nélküli mennyiség. Különböző felületpárok esetén μ eltérő értékkel rendelkezik.

Így például a fából készült tárgyak 0,2 és 0,5 közötti együtthatóval dörzsölődnek egymáshoz (típustól függően fa felületek). Ez azt jelenti, hogy ha a támasz normál reakcióereje 1 N, akkor mozgás közben a csúszósúrlódási erő 0,2 N és 0,5 N közötti tartományban lehet.

Az F tr \u003d μN képletből az következik, hogy a súrlódási erők és a normál reakció ismeretében bármilyen felületre meghatározható a súrlódási együttható:

A normál támogatási reakció erőssége a test súlyától függ. Moduluszában egyenlő vele, de irányában ellentétes. A testtömeg (P) kiszámítható a test tömegének ismeretében. Így ha nem vesszük figyelembe a mennyiségek vektoriális jellegét, akkor azt írhatjuk, hogy N = P = mg. Ezután a súrlódási együtthatót a következő képlettel találjuk meg:

μ = F tr / (mg)

Például, ha ismert, hogy egy 5 kg tömegű test súrlódási ereje, amely a felület mentén mozog, 12 N, akkor megtalálhatja a súrlódási együtthatót: μ = 12 N / (5 kg ∙ 9,8 N/kg ) = 12 N / 49 N ≈ 0,245.

2.2.4. Súrlódási erő

A súrlódási erő nem csak a mozgó testre hat, hanem a nyugalmi testre is, ha vannak olyan erők, amelyek hajlamosak megtörni ezt a nyugalmat. A támasztékon gördülő test is súrlódási erőnek van kitéve.

statikus súrlódási erő számszerűen megegyezik annak a felületnek a komponensével, amelyen az adott test elhelyezkedik, és igyekszik elmozdítani a helyéről (2.7. ábra):

F tr.pok \u003d F x.

Rizs. 2.7

Amikor a megadott komponens elér egy bizonyos kritikus értéket (F x = F crit), a test mozogni kezd. Az erő kritikus értékét, amely megfelel a mozgás kezdetének, a képlet határozza meg

F x \u003d F crit \u003d µ N-ig,

ahol µ so - statikus súrlódási együttható; N a támasz normális reakciójának erejének modulusa (ez az erő számszerűen egyenlő a test súlyával).

A mozgás kezdetének pillanatában a statikus súrlódási erő eléri maximális értékét:

F tr. amíg max = μ N -ig.

csúszó súrlódási erőállandó, és a szorzat határozza meg:

F tr.sk = µ sk N ,

ahol µ sk - csúszósúrlódási együttható; N a támasz normális reakciójának erőmodulusa.

A feladatok megoldása során figyelembe kell venni, hogy a statikus súrlódási együttható µ so és csúszási µ sk együtthatója egyenlő egymással:

µ amíg = µ sk = µ.

ábrán. A 2.8. ábra az F tr súrlódási erő nagyságának a testet mozgatni kívánó F x erő vetületétől a tervezett mozgás felülete mentén irányított tengelyre való függését mutatja be.

Rizs. 2.8

Annak érdekében, hogy meghatározzuk hogy ez a test benne lesz-e nyugalomban vagy mozgásban bizonyos nagyságú és irányú alkalmazott erő hatására szükséges:

F-krit = µN,

ahol µ a súrlódási együttható; N a támasz normál reakcióerejének modulusa;

3) Hasonlítsa össze az F crit és az F x értékeit:

• ha F x > F crit, akkor a test az alkalmazott erő hatására mozog; ebben az esetben a csúszó súrlódási erőt úgy számítjuk ki

F tr.sk = µN;

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

F tr.pok \u003d F x.

Modul gördülési súrlódási erő Az F henger arányos a µ gördülési súrlódási együtthatóval, az N támasz normál reakcióerejének modulusával, és fordítottan arányos a gördülőtest R sugarával:

F tr. qual = μ qual N R .

13. példa Egy 6,0 kg tömegű, vízszintes felületen fekvő testre a felület mentén 25 N erőt fejtünk ki. Határozza meg a súrlódási erőt, ha a súrlódási tényező 0,5.

Megoldás. Becsüljük meg a test mozgását előidézni képes erő nagyságát a képlet alapján

F cr = µN,

ahol µ a súrlódási együttható; N a támasz normál reakcióerejének modulusa, amely számszerűen megegyezik a test tömegével (P = mg).

A kritikus erő nagysága, amely elegendő a test mozgásának elindításához

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

A testre ható erő vízszintes irányú vetülete a javasolt Ox mozgás tengelyére (lásd az ábrát) egyenlő

F x \u003d F = 25 N.

Fx< F кр,

azok. a testre kifejtett erő nagysága kisebb, mint a mozgását előidézni képes erő nagysága. Ezért a test nyugalomban van.

A kívánt súrlódási erő - a nyugalmi súrlódási erő - egyenlő a külső vízszintes erővel, amely megtöri ezt a békét:

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

14. példa A test egy ferde síkon van, amelynek szöge az alapnál 30°. Számítsa ki a súrlódási erőt, ha a súrlódási tényező 0,5 3 . A test súlya 3,0 kg.

Megoldás. Az ábrán látható nyíl mutatja a javasolt mozgás irányát.

Nézzük meg, hogy a test nyugalomban marad-e, vagy elkezd-e mozogni. Ehhez kiszámítjuk annak a kritikus erőnek az értékét, amely mozgást okozhat, pl.

F cr = µN,

ahol µ a súrlódási együttható; N = mg  cos α a ferde sík normál reakcióerejének nagysága.

A számítás megadja a jelzett erő értékét:

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

A test nyugalmi állapotból arra törekszik, hogy a gravitáció vetületét az Ox tengelyre hozza, amelynek értéke

F x = mg  sin 30° = 15 N.

Tehát egyenlőtlenség van

Fx< F кр,

azok. a test mozgását előidézni kívánó erő vetülete kisebb, mint az erre képes erő nagysága. Ezért a test nyugalmi állapotban marad.

A kívánt erő – a statikus súrlódási erő – egyenlő

F tr \u003d F x \u003d 15 N.

15. példa A korong a félgömb belső felületén, az alsó ponttól 10 cm magasságban található. A félgömb sugara 50 cm Számítsa ki a súrlódási együtthatót az alátét és a gömb között, ha ismert, hogy a jelzett magasság a lehető legnagyobb!

Megoldás. Illusztráljuk egy ábrával a probléma feltételét!

Az alátét a probléma állapotának megfelelően a lehető legnagyobb magasságban van. Következésképpen az alátétre ható statikus súrlódási erő maximális értéke egybeesik a gravitációnak az Ox tengelyre való vetületével:

F tr. amíg max = F x ,

ahol F x = mg  cos α a gravitáció Ox tengelyre való vetületének modulusa; m az alátét tömege; g - szabadesési gyorsulási modulus; α az ábrán látható szög.

A statikus súrlódás maximális ereje egybeesik a csúszósúrlódási erővel:

F tr. amíg max = F tr. ck,

ahol F tr.sk \u003d µN - a csúszó súrlódási erő modulusa; N = mg  sin α a félgömb felületének normál reakcióerejének nagysága; µ a súrlódási együttható.

A súrlódási együtthatót úgy határozzuk meg, hogy a jelzett egyenlőséget explicit formában írjuk fel:

mg  cos α = µmg  sin α.

Ebből következik, hogy a kívánt súrlódási tényezőt az α szög érintője határozza meg:

A jelzett szöget a kiegészítő konstrukció határozza meg:

tg α = R − h 2 h R − h 2 ,

ahol h az a maximális magasság, amelyen a korong lehet; R a félgömb sugara.

A számítás megadja az érintő értékét:

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

és lehetővé teszi a kívánt súrlódási együttható kiszámítását.

A súrlódási erő () a testek relatív mozgásából eredő erő. Empirikusan megállapították, hogy a csúszósúrlódási erő a testek kölcsönös nyomásának erejétől (támasztó reakció) (N), a súrlódó testek felületeinek anyagától és a relatív mozgás sebességétől függ.

MEGHATÁROZÁS

A súrlódó felületeket jellemző fizikai mennyiséget ún súrlódási tényező. Leggyakrabban a súrlódási együtthatót k vagy betűkkel jelöljük.

Általános esetben a súrlódási tényező a testek egymáshoz viszonyított sebességétől függ. Meg kell jegyezni, hogy a függőséget általában nem veszik figyelembe, és a csúszósúrlódási együtthatót állandónak tekintik. A legtöbb esetben a súrlódási erő

A csúszósúrlódási együttható dimenzió nélküli mennyiség. A súrlódási együttható a következőktől függ: a felületkezelés minősége, a dörzsölő testek, a rajtuk lévő szennyeződések, a testek egymáshoz viszonyított mozgási sebessége stb. A súrlódási együtthatót empirikusan (kísérletileg) határozzuk meg.

A súrlódási együttható, amely a statikus súrlódás maximális erejének felel meg, a legtöbb esetben nagyobb, mint a csúszósúrlódási együttható.

Mert több anyagpárok esetén a súrlódási tényező értéke legfeljebb egység, és azon belül van

Bármely testpár súrlódási együtthatójának értékét, amelyek között a súrlódási erőt figyelembe vesszük, befolyásolja a nyomás, a szennyezettség mértéke, a testek felülete és egyéb dolgok, amelyeket általában nem vesznek figyelembe . Ezért a súrlódási erők együtthatóinak azon értékei, amelyek a referenciatáblázatokban vannak feltüntetve, csak olyan körülmények között esnek teljesen egybe a valósággal, amelyek között azokat megszerezték. Következésképpen a súrlódási erők együtthatói nem tekinthetők változatlannak ugyanazon súrlódó testpár esetén. Tehát vannak tövisek együtthatói a száraz felületekre és a kenéssel ellátott felületekre. Például egy bronzból készült test és egy öntöttvas test csúszási súrlódási együtthatója, ha az anyagok felülete száraz, egyenlő

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

2. PÉLDA

Fizikai műhely

3. feladat

A csúszósúrlódási együttható meghatározása

A feladatra való felkészülés során meg kell ismerkednie a tankönyvekben található elmélettel.:

1. 2. fejezet, I.V. Saveljev "Általános fizika tanfolyam", v.1, M., "Tudomány".

2. 1. és 2. §. PC. Kaskarov, A.V. Zoteev, A.N. Nevzorov, A.A. Sklyankin „Problémák a tanfolyammaláltalános fizika megoldásokkal. « Mechanika. elektromosság és mágnesesség » , M., szerk. Moszkvai Állami Egyetem.

1. A munka célja

Kísérletileg ellenőrizze a kinematika és a dinamika törvényeit egy merev test transzlációs mozgásának példáján keresztül száraz súrlódás mellett. Megismerni a csúszósúrlódási együttható meghatározásának módszerét - tribometriát. A kísérleti adatok alapján számítsa ki a csúszósúrlódási együtthatót!

2. Kísérleti berendezések, műszerek és tartozékok

L
laboratóriumi állvány (3.1. ábra) tartalmaz egy ferde vezetőpadot (1) hozzáerősített mérővonalzóval, egy mozgatható rudat (2) (2 db), optikai érzékelőket (3) (3 db), egy szögmérőt a méréshez a vezetőpad szöge és egy modul az optikai érzékelőktől érkező jelek gyűjtésére (4).

A műszerek és tartozékok között megtalálható a szükséges számítógép szoftverés egy hub a jelgyűjtő modul számítógéphez történő csatlakoztatásához.

3. Elméleti rész

A. Általános rendelkezések

Amikor a testek mozgását Newton törvényei alapján elemezzük, a következő típusú erőkkel kell számolnunk:

A gravitáció a testek gravitációs kölcsönhatásának megnyilvánulása;

A menetek, rugók feszítőereje, a támasztékok és felfüggesztések reakciói, stb. ("kötések reakcióereje") - a testek deformációjából származó rugalmas erők megnyilvánulása;

Súrlódási erő . Az erők megkülönböztetése száraz és viszkózus súrlódás. Száraz súrlódás akkor következik be, amikor egy szilárd test egy másik szilárd test felülete mentén mozog.

Olyan körülmények között, amikor egy bizonyos felülettel érintkező testre erők hatnak, de az nem mozdul el ehhez a felülethez képest, az utóbbi oldaláról a testre hat statikus súrlódási erő . Értékét a relatív mozgás hiányának feltételéből kapjuk:

(3.1),

Ahol - a testre ható erők, kivéve
. Azok. miközben a test nyugalomban van, a statikus súrlódási erő pontosan egyenlő nagyságú és ellentétes irányú a keletkező erők érintőleges összetevőjével
. Az n súrlódási erő maximális értéke okoya egyenlő
, Ahol N – normál (azaz a felületekre merőleges) komponens a reagáló erők támogatása *) ,  a csúszósúrlódási együttható. A súrlódási tényező az érintkező testek felületeinek anyagától és állapotától függ. Durva felületeken a súrlódási tényező nagyobb, mint a polírozott felületeken. ábrán. 3.2 megmutatja, hogyan változik a száraz súrlódási erő az erő növekedésével F  . A grafikon ferde szakasza ( F tr  N) nyugalmi testnek felel meg ( F tr pok = F  ), a vízszintes pedig a csúszáshoz.

. (3.2)

* A száraz súrlódási erők természetüknél fogva az érintkező szilárd anyagok felületi rétegeinek molekuláinak elektromágneses kölcsönhatásából adódnak. A súrlódási erő függetlensége a sebességtől csak nem túl nagy sebességeknél figyelhető meg, nem minden testnél és nem minden felületkezelési minőségnél.

A csúszósúrlódási erő mindig a test sebességvektorával ellentétes irányban irányul. Ez megfelel a csúszósúrlódási erő törvény vektorrekordjának, amelyet Ch. Coulomb és G. Amonton francia fizikusok empirikusan állapítottak meg:

. (3.3)

Itt a testek relatív mozgási sebessége, v a modulja.

Amikor a testek folyékony vagy gáznemű közegben mozognak, viszkózus súrlódási erő . Alacsony sebességnél arányos a test közeghez viszonyított sebességével:

, (3.4)

Ahol r – viszkózus súrlódási együttható (a test méretétől és alakjától, a közeg viszkózus tulajdonságaitól függ).

A súrlódó testek erők, súrlódási tényezői és kopásállóságának mérési módszerrendszere a tartalom. speciális szakasz mechanika - tribometria. Ebben a munkában kísérletileg meghatározni a csúszósúrlódási együtthatót  tribométert használnak ferde sík formájában, állítható dőlésszöggel és optikai érzékelőrendszerrel a róla lecsúszott test kinematikai jellemzőinek regisztrálására.

B. A "számítási képlet" származtatása

B a laboratóriumi pad vezetőpadjának ferde síkján elhelyezkedő rúd (3.1. ábra) két erőt fejt ki: a gravitációt
és a támasz reakcióereje az ék oldaláról. Az utóbbit, mint általában, kényelmes azonnal bemutatni két komponens - a súrlódási erő - formájában
a felület és a "normál" komponens mentén (azaz a felületre merőlegesen) - (lásd a 3.3. ábrát). Általános esetben a súrlódási erő felfelé és lefelé is irányítható a ferde sík mentén. Mindazonáltal érdekelni fog minket az az eset, amikor a rúd vagy csúszik, vagy egy ferde síkban lecsúszik. Ekkor a súrlódási erő ferdén lefelé irányul.

Feltételezzük, hogy az állvány mozdulatlan a Földhöz tartozó tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerhez képest. Ekkor mindaddig, amíg a blokk nem csúszik, a rá ható erők összege nulla. Kényelmes tengely RÓL RŐLxÉs RÓL RŐLY Az általunk választott tehetetlenségi vonatkoztatási rendszer koordinátarendszereit a ferde sík mentén, illetve arra merőlegesen kell elhelyezni (lásd 3.3. ábra). A ferde síkon nyugvó rúd egyensúlyi feltételei a következők:

0 = N – mg kötözősaláta  . (3.5)

0 = mg bűn  – F tr . (3.6)

Amíg a vezető dőlésszöge kicsi, addig a gravitáció azon komponense ("gördülő erő") egyensúlyban van az erővel. statikus súrlódás (!). A szög növekedésével  az is nő (a „szinusztörvény” szerint). Gyarapodása azonban nem korlátlan. A maximális értéke, mint tudjuk, az

=  N. (3.7)

Ez határozza meg annak a szögnek a maximális értékét, amelynél a rúd nem csúszik le a ferde síkról. Közös döntés a (3.5) - (3.7) egyenletek a következő feltételhez vezetnek:

. (3.8)

Más szavakkal, súrlódási tényező  egyenlő a sík horizonthoz viszonyított dőlésszögének érintőjével, amelynél a csúszás kezdődik test ferde síkból. Ez az egyik alapja a működésének lehetőségek tribométerek.

A ferde síkból kicsúszó test kezdetének határszögét azonban elég nehéz kellő pontossággal megállapítani („statikus módszer”). Ezért ebben a kísérleti munkában egy dinamikus módszerrel határozzuk meg a csúszósúrlódási együtthatót egy szilárd test (rúd) transzlációs mozgása során egy ferde sík mentén gyorsulással.

Amikor egy rúd lecsúszik egy ferde síkon, a mozgásegyenlet (Newton második törvénye) a koordinátatengelyekre vetítésekben így fog kinézni:

ma= mg bűn  – F tr , (3.9)

0 = Nmg kötözősaláta  . (3.10)

A csúszó súrlódási erő egyenlő

F tr =  N . (3.11)

Ezek a dinamikai egyenletek lehetővé teszik, hogy megtaláljuk a test gyorsulását:

a= (bűn  –  kötözősaláta  )g. (3.12)

A ferde síkban lecsúszó test koordinátája a törvény szerint változik egyenletesen gyorsított mozgás:

. (3.13)

A rúd útvonala mentén rögzített távolságra elhelyezett optikai érzékelők lehetővé teszik annak az időnek a mérését, amely alatt a test áthalad az út megfelelő szakaszain. A (3.13) egyenlőség felhasználásával a kísérleti adatok numerikus közelítésével meghatározható a gyorsulás értéke a.

A számított gyorsulás értéke alapján a (3.12) egyenlet felhasználásával egy "számítási képletet" kaphatunk a súrlódási együttható meghatározásához  :

(3.14)

Így a súrlódási együttható kísérleti meghatározásához két mennyiséget kell mérni: a sík dőlésszögét  és a test gyorsulása A.

1. A laboratóriumi felszerelés leírása

D

Rizs. 3.4

1. fa tömb (3.4. ábra) ráragasztott irányzéklappal (2) ℓ , elcsúszik a ferde sík mentén, keresztezve az érzékelők (3) optikai tengelyeit, rögzítve az optikai tengelyeik átfedésének kezdetének és befejezésének pillanatait a ferde sík mentén csúszó rúddal. Az érzékelő optikai tengelyének impulzusának elülső éle az optikai tengely célsáv általi átfedésének kezdetéhez, a hátsó él pedig az optikai tengely rúd általi átfedésének befejezéséhez kapcsolódik. Ezalatt a blokk egy távolságot mozdul el ℓ . Így, amikor a rúd egymás után metszi három érzékelő optikai tengelyét, a tengelyen lévő 6 koordinátajel áthaladási ideje rögzített. Ó(lásd a 3.5. ábrát): x 1 , x 1 +ℓ , x 2 , x 2 +ℓ , x 3 , x 3 +ℓ . Áthaladásuk idejének kísérletileg mért értékei t 1 ,t 2 ,t 3 ,t 4 ,t 5 ,t A 6. ábra a másodfokú függési görbe (3.13) közelítésének alapjául szolgál. Ezen pontok koordinátáinak értékeit be kell helyezni a közelítő programba x 1 , x 1 +ℓ , x 2 , x 2 +ℓ , x 3 , x 3 +ℓ , amelyek 3 optikai érzékelő helyzetének rögzítése után kerülnek az 1. táblázatba.

1. Munkafolyamat

Telepítési lehetőségek:

A rúd hajvonalának hossza: ℓ = (110  1) mm;

A vezetőpad dőlésszögei az 1. és 2. számú rudaknál:

α 1 = (24 ± 1) jégeső;

α 2 = (27 ± 1) jégeső.

Asztal 1

1. gyakorlat (1. ütem)

1. Állítsa össze a laboratóriumi berendezést úgy, hogy a vezetőpadot szögben állítja be α 1 = 24 (szögmérővel vezérelve) és 3 optikai érzékelő elhelyezése a rúd útjában a vezetőpad mentén.

2. Szerelje fel az 1. számú rudat a ferde vezetőre, és tartsa a felső, kezdeti helyzetben.

Indítsa el a mérést a gomb (Ctrl+S) megnyomásával (a kiválasztott érzékelők mérésének indítása), majd azonnal, közvetlenül az indítás után engedje el a rudat, ami után az a ferde sík mentén a felső pozícióból csúszni kezd.

3. Miután a rúd áthaladt a teljes ferde síkon, állítsa le a mérést a gomb (Ctrl+T) megnyomásával (mérés leállítása). Három impulzus lesz látható a képernyőn, amelyek 3 érzékelő optikai tengelyének átfedésének pillanatait mutatják, amikor egy fahasáb egy ferde síkban csúszik (3.6. ábra) (feltételes számok).

R

van. 3.6

4. A kapott adatokat a következő forgatókönyv szerint dolgozza fel:

a táblázat jobb oldali oszlopában a " x, m”, kézzel kell kitölteni. Ha három érzékelő van felszerelve a 15 cm, 40 cmés 65 cm ennek megfelelően (az adatok az 1. táblázatból származnak), majd az érzékelők koordinátáinak mind a hat értékének megadása után a képernyőn a táblázat így fog kinézni:

a táblázat középső oszlopában lévő szám (az "A" szimbólum alatt) egyenlő a (3.13) egyenlet másodfokú hatványának együtthatójának kétszeresével, azaz.
, tehát ebben az esetben a gyorsulás egyenlő lesz a 1=2A=0,13×2=0,26 m/Val vel 2. Jegyezze fel ezt az értéket a 2. táblázatban.

5. Ismételje meg a kísérletet a bekezdések szerint. 2-4 még négyszer. Rögzítse az összes eredményt a 2. táblázatban.

6. Állítsa ferdén a vezetőpadot α 2 = 27 , három optikai érzékelő elhelyezésével a rúd útjába a vezetőpad mentén. Ismételje meg a teljes kísérletet a bekezdések szerint. 2–4. Rögzítse az összes eredményt a 3. táblázatban.

A táblázatok után hagyjon helyet a számított eredmények rögzítésére (kb. fél oldal).

2. gyakorlat (2. ütem)

1. Vegyük a 2. számú rudat a támasztó csúszófelület másik anyagával, és ismételjük meg vele a teljes kísérletet a bekezdések szerint. 1–6. Rögzítse az összes eredményt a 4. és 5. táblázatban.

A táblázatok után hagyjon helyet a számított eredményeknek (kb. fél oldal).

6. Mérési eredmények feldolgozása

A kapott eredmények és a számított összefüggés (3.14) felhasználásával határozza meg az I>μ> súrlódási tényező átlagos értékét minden rúdra és a kísérlet körülményeire (a sík dőlésszöge):

…

A részleges eltéréseket írja be a 2–4. táblázatba! Keresse meg minden esetben a mérési hibát!

Az 1-es számú bárhoz:

1 > =…; 2 > = …;

A 2-es számhoz:

3 > = …; 4 > = …

2. Becsülje meg a kísérleti hibát (mérési hiba + módszer hiba).

Mérési hiba (a részleges eltérés moduljainak átlaga):

= ...

Δ µ 1 fordulat. = …;Δ µ 2 fordulat. = …;

Δ µ 3 fordulat. = …;Δ µ 4 fordulat. = …

Módszer hiba:

/B> a 1 > = … Kisasszony 2 ;Δ a 1 = … Kisasszony 2

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

Δ µ 1 = …

/B> a 2 > = … Kisasszony 2 ;Δ a 2 = … Kisasszony 2

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

Δ µ 2 = …

/B> a 3 > = … Kisasszony 2 ;Δ a 3 = … Kisasszony 2

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

Δ µ 3 =

/B> a 4 > = … Kisasszony 2 ;Δ a 4 = … Kisasszony 2

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

Δ µ 4 = ...

Jegyezze fel a súrlódási együttható kísérleti meghatározásának eredményét! μ az 1. és a 2. sávhoz szabványos formában:

7. Biztonsági kérdések

Mi az a súrlódási erő?

Milyen típusú súrlódási erőket ismer?

Mi az a statikus súrlódási erő? Mekkora a statikus súrlódási erő?

Rajzolja fel a száraz súrlódási erő függését a testre ható fennmaradó erők eredő komponensének tartófelületének érintőjétől.

Mitől függ a csúszósúrlódási együttható?

Hogyan lehet kísérletileg meghatározni a csúszósúrlódási együtthatót egy test egyensúlyi viszonyaiból ferde síkon?

Hogyan határozható meg kísérletileg a csúszósúrlódási együttható ebben a munkában?

Mi az a laboratóriumi állvány?

Mondja el nekünk a munkavégzés és a mérések menetét.

Hogyan értékelhető a csúszósúrlódási együttható közvetett mérésének hibája?

8. Biztonsági utasítások

A munkavégzés előtt kérje ki a laboráns utasításait.

Kövesse a „Fizika” laboratóriumban végzett munka általános biztonsági szabályait.

9. Pályázatok

1. melléklet A mérési hiba becslése, együtthatók Lecke

Szám a statisztikai adatok gyűjtése céljából): meghatározásegyütthatósúrlódáscsúszás testek a használt felületnek megfelelően (használjuk ... általunk feladatokat? – A test gyorsulásának nullával kell egyenlőnek lennie. - Milyen áron együtthatósúrlódás ...