Изучение статического равновесия механических систем

Лабораторная работа № 2.

Цель работы: изучить динамику движения тел по наклонной плоскости; определить коэффициент трения скольжения для различных материалов.

Материалы и оборудование: штатив, наклонная плоскость, набор тел, рулетка.

Теоретическая часть

Пусть тело находится на наклонной плоскости, составляющей угол α с горизонтом. При увеличении угла α тело начинает скользить по наклонной плоскости. Подберем такой угол α_о, при котором ускорение тела будет равно нулю, т.е. скольжение будет происходить с постоянной скоростью. Для этого случая сделаем рисунок, расставим на рисунке силы, действующие на тело, и запишем 2-й закон Ньютона для тела:

(1) Спроецируем уравнение (1) на оси x и y:

Ось x: (2); Ось y: (3)

Сила трения является силой трения скольжения и определяется по формуле:

(4)

Подставляем (4) в (2) и переписываем систему уравнений:

Ось x: (5); Ось y: 6)

Делим правые и левые части уравнений (5) и (6) друг на друга и получаем:

(7)

Используя уравнение (7) можно экспериментально определить коэффициент трения скольжения.

Практическая часть

Задание 1. Установить деревянный брусок на наклонной плоскости.

Задание 2. Увеличивая угол наклона плоскости добиться равномерного скольжения бруска по наклонной плоскости.

Задание 3. С помощью рулетки измерить высоту H и длину S основания наклонной плоскости. Результаты измерений и инструментальные ошибки измерений занести в таблицу.

Задание 4. Первые три пункта задания проделать для пластмассового бруска и для стального бруска. Результаты занести в таблицу.

Задание 5. По формуле (7) рассчитать коэффициенты трения μ для трех тел и абсолютные ошибки Δ μ. Результаты расчетов занести в таблицу:

Тело	H	∆H	S	∆S	μ	Δ μ
	см	см	см	см
Дерево
Пластмасса
Сталь

Контрольные задания

1. Сформулируйте I и II законы Ньютона.

2. Запишите II закон Ньютона для тела, находящегося на наклонной плоскости в состоянии покоя и равномерно скользящего. Чему равна сила трения покоя, действующая на тело в этих случаях?

3. Что такое сила трения покоя и сила трения скольжения? Как определяются величины этих сил?

4. Расскажите, как в данной лабораторной работе экспериментально определяется значение коэффициента трения скольжения.

5. Как можно уменьшить коэффициент трения скольжения между двумя трущимися поверхностями?

Дата добавления: 2015-07-02