Лабораторная работа № 3 «Измерение коэффициента трения скольжения»

Цель работы: определить коэффициент трения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке, используя формулу F_тр = = μР. С помощью динамометра измеряют силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила равна по модулю силе трения F_тp, действующей на брусок. С помощью того же динамометра можно найти вес бруска с грузом. Этот вес по модулю равен силе нормального давления N бруска на поверхность, по которой он скользит. Определив таким образом значения силы трения при различных значениях силы нормального давления, необходимо построить график зависимости F_тр от Р и найти среднее значение коэффициента трения (см. работу № 2).

Основным измерительным прибором в этой работе является динамометр. Динамометр имеет погрешность Δ_д =0,05 Н. Она и равна погрешности измерения, если указатель совпадает со штрихом шкалы. Если же указатель в процессе измерения не совпадает со штрихом шкалы (или колеблется), то погрешность измерения силы равна ΔF = = 0,1 Н.

Средства измерения: динамометр.

Материалы: 1) деревянный брусок; 2) деревянная линейка; 3) набор грузов.

Порядок выполнения работы

1. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.

2. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Замерьте при этом показание динамометра.

3. Взвесьте брусок и груз.

4. К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.

По результатам измерений заполните таблицу:

Номер опыта	Р, Н	ΔP, Н	Fтр, Н	ΔFтр, Н

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления и, пользуясь им, определите среднее значение коэффициента трения μ_ср (см. работу № 2).

6. Рассчитайте максимальную относительную погрешность измерения коэффициента трения. Так как

(см. формулу (1) работы № 2).

Из формулы (1) следует, что с наибольшей погрешностью измерен коэффициент трения в опыте с одним грузом (так как в этом случае знаменатели имеют наименьшее значение) .

7. Найдите абсолютную погрешность

и запишите ответ в виде:

Требуется определить коэффициент трения скольжения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке.

Сила трения скольжения

где N - реакция опоры; μ - ко

эффициент трения скольжения, откуда μ=F_тр/N;

Сила трения по модулю равна силе, направленной параллельно поверхности скольжения, которая требуется для равномерного перемещения бруска с грузом. Реакция опоры по модулю равна весу бруска с грузом. Измерения обоих сил проводятся при помощи школьного динамометра. При перемещении бруска по линейке важно добиться равномерного его движения, чтобы показания динамометра оставались постоянными и их можно было точнее определить.

Выполнение работы:

№ опыта	Вес бруска с грузом Р, Н	Сила трения Fтр, H	μ
1	1,35	0,4	0,30
2	2,35	0,8	0,34
3	3,35	1,3	0,38
4	4,35	1,7	0,39

Вычисления:

Рассчитаем относительную погрешность:

Так как

Видно, что наибольшая относительная погрешность будет в опыте с наименьшим грузом, т.к. знаменатель меньше

Рассчитаем абсолютную погрешность

Так как

Видно, что наибольшая относительная погрешность будет в опыте с наименьшим грузом, т.к. знаменатель меньше.

Рассчитаем абсолютную погрешность

Полученный в результате опытов коэффициент трения скольжения можно записать как: μ = 0,35 ± 0,05.