Материал: Lab1n_7n

Задания по обработке результатов эксперимента

1.Выведите формулы приборных погрешностей x2 и y1 в табл. 3.1.

2.Заполните табл. 3.1 и рассчитайте выборочным методом по табл. П.4 в

приложении значения параметров x2 x2 x2 , y2 y2 y2 , y1 y1 y1 и для N 5 и P 95 %. Для простоты случайную погрешность функции рас-

лайте заключение о выполнимости законов сохранения импульса и механической энергии при абсолютно упругом ударе тел. Замечание: два значения физической величины считаются статистически неразличимыми, если среднее (истинное) значение одного из них попадает в доверительный интервал другого. Если это условие не выполняется, то в опыте присутствует не выявленная систематическая погрешность, и факторы, приводящие к ней, экспериментатор должен выявить. Либо следует сделать заключение об отсутствии соответствия между теорией и опытом.

4.Проверьте выполнение соотношения y1 cos 1 cos 2 y2 и сделайте заключение о соотношении масс сталкивающихся шаров m2 m1 3 .

5.Рассчитайте для максимального угла отклонения 0 малого шара его скорость v1 перед столкновением с большим шаром и скорости u1 и u2 шаров после их столкновения.

Контрольные вопросы

1.Какой маятник называют математическим? Можно ли шары на подвесах

вданной работе рассматривать как математические маятники и почему? По какой формуле рассчитывается период колебаний математического маятника?

2.Через какое время после столкновения шары поднимутся до своей максимальной высоты и вернутся в исходную точку их столкновения?

3.Дайте определения импульса тела, его кинетической и потенциальной энергии. Каков их физический смысл?

4.Сформулируйте второй закон Ньютона в дифференциальной и интегральной форме.

5.Когда выполняется закон сохранения импульса в системе тел?

6.Дайте определение центра масс системы тел.

22

7.Покажите, что импульс системы тел совпадает с импульсом ее центра

масс.

8.Какие виды соударений тел существуют? Какой удар называют абсолютно упругим?

9.Какой системой уравнений описывается абсолютно упругий удар? Как

еесвести к линейной?

10.Докажите формулу (3.7).

Работа 4н. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ПОКОЯ

Цель работы: определение коэффициента трения покоя между телом и поверхностью наклонной плоскости.

Приборы и принадлежности. Установка представляет собой наклонную плоскость 1, которую с помощью винта 2 можно устанавливать под разными углами α к горизонту (рис. 4.1). Угол α измеряется с помощью шкалы 3. На плоскость может быть помещен брусок 4 массой m, состоящий из двух частей, изготовленных из разных материалов: дерево и дюралюминий. Изменяя угол наклона плоскости, можно найти такой угол, при котором брусок скачком сдвинется с места и начнет скользить по плоскости. По этому углу можно рассчитать коэффициент трения покоя бруска.

Рис. 4.1

Установка имеет два режима работы, регулируемых тумблером «плоскость»/«удар», находящимся в ее нижней части слева.

Исследуемые закономерности

Внешним трением называется взаимодействие между различными соприкасающимися телами, препятствующее их взаимному перемещению. Если трение проявляется между частями одного и того же тела, оно называется

внутренним трением.

23

Трение между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел называют сухим трением. Трение между поверхностью твердого тела и окружающей его жидкой или газообразной средой, в которой тело движется, назы-

вается жидким или вязким трением.

В случае сухого трения, если соприкасающиеся тела неподвижны относительно друг друга, говорят о трении покоя; при относительном перемещении говорят о трении скольжения. В случае, когда одно из тел катится по поверхности другого без проскальзывания, говорят о трении качения.

Трение – неизбежное следствие молекулярной структуры твердых тел и обусловлено переходом кинетической энергии в тепло при последовательном образовании и разрыве молекулярных связей в зонах микроконтактов.

Во всех видах трения возникает сила трения Fтр, направленная вдоль

поверхностей соприкасающихся тел противоположно скорости их относительного перемещения.

В данной работе рассматривается экспериментальное определение силы трения покоя Fтр0 , которая не является однозначно определяемой вели-

чиной. Если к телу, находящемуся в соприкосновении с другим телом, прикладывать возрастающую внешнюю силу F , параллельную плоскости соприкосновения, то при изменении F от нуля до некоторого значения движения тела не возникает. При этом сила трения изменяется от нуля до пре-

дельного значения Fтрмакс0 . Относительное движение возникает при

F Fтрмакс0 . Обычно, говоря о силе трения покоя, имеют в виду максимальную силу трения покоя Fтрмакс0 .

Сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения тел и пропорциональна силе нормального давления, а следовательно, равной ей силе

реакции опоры N: Fтрмакс0 0N . Величина 0 называется коэффициентом

трения покоя. Коэффициент трения покоя зависит от свойств трущихся материалов и от качества обработки поверхностей.

Для определения коэффициента трения покоя удобно использовать наклонную плоскость (рис. 4.1). При медленном увеличении угла наклона плоскости можно найти такой угол α, при котором брусок скачкообразно сдвинется с места и начнет скользить по плоскости.

24

Рис. 4.2

В данном случае на брусок действуют три силы (рис. 4.2): сила тяжести mg , реакция опоры N и сила трения покоя Fтр0 . Условия равновесия тела

вдоль осей x и y на рис. 4.2 имеют вид: Fтр0 mg sin и N mg cos , откуда

0 FтрN 0 tg .

Указания по подготовке к работе

Создайте две таблицы (по форме табл. 4.1) для записи результатов наблюдений с целью определения коэффициентов трения покоя между поверхностями дерево–дерево i 1, 1 и дерево–дюралюминий i 2, 2 .

Указания по проведению наблюдений

1.Включите установку, нажав кнопку «Сеть».

2.Переведите установку в режим «Плоскость», переключив тумблер в нижней части установки слева в положение от себя.

3.Ослабив винт 2 (рис. 4.1), установите плоскость под углом α 0 к горизонту. Поместите брусок 4 (дерево–дюралюминий) деревянной стороной вниз на левую часть наклонной плоскости, где нет удерживающего брусокмагнита.

25