Экспериментальная установка

Для определения коэффициента трения используется установка ФПМ-02, общий вид которой приведен на рис. 5.

Рис. 5

Она состоит из следующих частей:

1. Регулируемые опоры, позволяющие обеспечить вертикальность первоначальной установки плоскости колебаний маятника.

2. Электронный блок с секундомером и счетчиком числа колебаний.

3. Клавиша включения электронного блока.

4. Индикатор счетчика числа колебаний маятника.

5. Индикатор электронного секундомера.

6. Клавиша обнуления индикаторов.

7. Клавиша остановки счетчика и секундомера (STOP).

8. Осветитель.

9. Шарик маятника.

10. Фотоэлемент, фиксирующий момент прохождения маятником положения равновесия.

11. Стержень, скрепленный с шариком. В момент прохождения маятником положения равновесия стержень перекрывает световой поток, падающий от осветителя на фотоэлемент.

12. Пластина, по которой катится шарик маятника.

13. Нить маятника.

14. Шкала углов a отклонения маятника.

15. Регулировочный винт для изменения длины нити.

16. Механизм установки угла b наклона плоскости колебаний маятника.

Порядок выполнения работы на установке ФПМ-02

Выполнение работы на установке ФПМ-02

Задание 1. Измерение коэффициента трения m.

1. С помощью регулировочных винтов установите наклонную плос­кость вертикально. При этом нить маятника занимает вертикаль­ное положение и устанавливается напротив отметки 0 на шкале 14 (см. рис. 5) углов a. Шарик почти касается пластины 12 наклонной плоскости.

2. Включить электронный блок и дать ему прогреться в течение трех минут.

3. Вращая рукоятку механизма 16, установить наклонную плоскость под углом b=30°.

4. Отвести маятник от положения равновесия на угол a= 6–10° и подсчитать число колебаний, совершенных маятником до момента, когда амплитуда колебаний уменьшится по сравнению с первоначальным значением на Da₁=2°.

5. Записать результат в табл. 1.

Таблица 1

6. Повторить действия, изложенные в пп. 4, 5, начиная с того же угла a, для Da₂=3° и Da₃=4°.

7. Повторить действия, изложенные в пп. 4, 5, 6 для углов наклона плоскости b=45° и b=60°.

8. Используя формулу (11), рассчитать коэффициенты трения m для каждого случая и записать их в табл. 1.

9. По данным табл.1 рассчитать по формуле

средние для каждого угла b значения коэффициента трения <m> и записать в табл.1.

Задание 2. Определение зависимости условного периода T от угла b наклона плоскости колебаний.

1. Вращая рукоятку механизма 16, установить наклонную плоскость под углом b=30°.

2. Выбрать первоначальное значение угла a отклонения маятника в интервале 6–10° (это значение будет одинаковым для всех опытов в пределах данного задания).

3. Отвести маятник на выбранный угол a и отпустить его, запуская колебания.

4. Наблюдая за счетчиком числа колебаний 2, нажать клавишу 7 «STOP» на электронном блоке в момент, когда показание счетчика станет равным 9. Секундомер остановится тогда, когда счетчик покажет 10 колебаний.

5. Остановить маятник. Разделив время, которое показывает индикатор секундомера, на число 10, записать его в табл.2 в качестве значения периода T для данного угла b наклона плоскости.

Таблица 2

6. Нажать клавишу 6 обнуления индикаторов электронного блока.

7. Повторить пп.3-6 для углов b=35°; 40°; 45°; 50°; 55°; 60°.

8. По данным табл.2 построить график зависимости T=f (1 / cosb).