Лабораторная работа №5
Определение коэффициентов сил
Трения скольжения и покоя
Тверь
ЧАСТЬ 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ
Цель работы: ознакомиться с одним из способов измерения и нахождение коэффициента трения покоя.
Приборы и принадлежности:
1. Блок секундомер электронный СЭ-1
2. Блок механический БМ-2,брусок
Краткое теоретическое введение
При соскальзывании бруска с наклонной плоскости на него действует несколько сил: сила тяжести m 
, сила нормальной реакции опоры 
и сила трения скольжения 
.
Рис.1
Выберем направление координатной оси X вдоль плоскости вниз, а координатной оси Y перпендикулярно плоскости вверх. Запишем уравнение динамики поступательного движения бруска в проекциях на эти оси:
; (1)
. (2)
Учтем, что сила трения скольжения равна
, (3)
где µ- коэффициент трения скольжения.
Решая систему уравнений (1), (2) и (3), получаем
(4)
Величину ускорения 
можно найти, измерив пройденный бруском путь S и соответствующее время t:
(5)
Формула получена при нулевом значении начальной скорости, что соответствует условиям опыта. Подставляя (5) в (4), получаем рабочую формулу для определения коэффициента трения скольжения:
(6)
Методика эксперимента
Установка представляет собой наклонную плоскость 1, которую с помощью винта 2 можно устанавливать под разными углами α к горизонту (рис.2). Угол α измеряется с помощью шкалы 3. На плоскость может быть помещен брусок 4 массой m. Предусмотрено использование двух брусков разной массы. Каждый брусок состоит из двух частей, изготовленных из различных материалов: дерево-дюраль и дерево-сталь. Бруски закрепляются в верхней точке наклонной плоскости с помощью электромагнита 5, управление которым осуществляется с помощью электронного секундомера СЭ-1. 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.
Рис.2
Порядок выполнения работы
1. Ослабив винт 2 (рис.2), установите плоскость под углом 25° к горизонту, электромагнит при этом должен находиться в нижней части плоскости. Закрепите плоскость в таком положении, зажав винт 2.
2. Включите секундомер СЭ-1. Убедитесь, что он находится в режиме №1.
3. Поместите брусок с большей массой (сталь-дерево) на наклонную плоскость в положении деревом вниз, прижмите торец бруска, на который наклеена металлическая пластина, к электромагниту. Убедитесь, что брусок удерживается в этом положении.
4. Нажмите кнопку «Пуск» секундомера. При этом происходит одновременное отключение электромагнита и включение секундомера. Выключение секундомера происходит автоматически в момент удара бруска по финишному датчику.
5. Запишите время соскальзывания бруска t, пройденный бруском путь S, угол наклона плоскости α. Вычислите по формуле (6) коэффициент трения скольжения µ.
6. Повторите опыт пятикратно. Проведите математическую обработку результатов.
7. Повторите п.п. 3-6, повернув брусок в положение сталью вниз.
8. Повторите п.п.3-7 для других углов α.
9. Повторите п.п. 3-8 для второго бруска.
10. Сравните полученные в опыте значения коэффициентов трения скольжения с табличными
| № | S,м | t, с | tср, с | α, ° | cos α | tg α | μ | Δμ | |
| Дерево- дерево | . | . | |||||||
| Дерево- сталь | . | . |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать определение трения скольжения?
2. Каковы причины возникновения трения скольжения?
3. Сравните значения коэффициентов трения k, полученные для различных пар материалов и объясните результаты.
4. Вывести расчетную формулу (6).
ЧАСТЬ 2