Краткие теоретические сведения
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ
Цель работы: определение коэффициента трения скольжения.
Оборудование: блок секундомер электронный СЭ1, блок механический БМ2.
Краткие теоретические сведения
Силой трения 
называется сила, возникающая при соприкосновении поверхностей двух тел и препятствующая их взаимному перемещению. Она приложена к телам вдоль поверхности их соприкосновения и направлена всегда противоположно относительной скорости перемещения.
Если соприкасающиеся тела неподвижны друг относительно друга, то говорят о трении покоя; при относительном перемещении говорят о трении скольжения. В случае если одно из тел катится по поверхности другого без проскальзывания, то говорят о трении качения.
Сила трения покоя не является однозначно определенной величиной. В зависимости от приложенной силы тяги 
величина силы трения покоя меняется от 0 до 
– того значения силы, когда брусок начнет двигаться. Поэтому
Обычно силой трения покоя называют максимальную силу трения покоя 
.
Сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения тел и пропорциональна силе нормального давления 
(а следовательно, равной ей силе реакции опоры 
):
|
|
 α
|
| x |
| y |
| Рис. 1 |
называется коэффициентом трения покоя. Коэффициент трения покоя зависит от трущихся материалов и от качества обработки поверхностей.|
|
|
Для определения коэффициента трения покоя удобно использовать наклонную плоскость рис. 1. При медленном увеличении угла наклона плоскости можно найти такой угол 
, при котом брусок скачкообразно сдвинется с места и начнет скользить по плоскости.
В данном случае на брусок будут действовать три силы: сила тяжести 
, сила реакции опоры и сила трения 
.
Выберем направление координатной оси X вдоль плоскости вниз, а координатной оси Y перпендикулярно плоскости вверх. При отсутствии ускорения равнодействующая всех трех сил равна нулю. Запишем систему уравнений исходя из второго закона Ньютона:
Из системы уравнений следует 
. Исходя из выражения (1) можно получить
Подойдём к вопросу определения коэффициента трения с другой стороны. При значении угла наклона плоскости 
брусок будет соскальзывать с наклонной плоскости. Запишем уравнения динамики поступательного движения:
Учтем, что сила трения скольжения равна
где μ – коэффициент трения скольжения.
Решая систему уравнений (5), (6) и (7), получаем
Величину ускорения 
можно найти, измерив пройденный бруском путь S и соответствующее время t:
|
|
|
Формула получена при нулевом значении начальной скорости, что соответствует условиям опыта. Подставляя (5) в (4), получаем рабочую формулу для определения коэффициента трения скольжения:
Описание установки
Установка представляет собой наклонную плоскость 1, которую с помощью винта 2 можно устанавливать под разными углами к горизонту (рис.2). Угол α измеряется с помощью шкалы 3. На плоскость может быть помещен брусок 4 массой m. Брусок имеет две поверхности скольжения из различных материалов (древесина, дюралюминий). Брусок закрепляется в верхней точке наклонной плоскости с помощью электромагнита 5, управление которым осуществляется с помощью электронного секундомера СЭ1. Пройденное бруском расстояние измеряется линейкой 6, закрепленной вдоль плоскости. Время соскальзывания бруска измеряется автоматически с помощью датчика 7, выключающего секундомер в момент касания бруском финишной точки.
| α |
| Рис. 2 |
Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!