Question

Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр №1 с пределом измерения, равным 1 Н, для измерения силы трения и динамометр №2 с пределом измерения, равным 5 Н, для измерения силы нормального давления, набор из трёх грузов, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью горизонтальной рейки от силы нормального давления. Определите силу трения скольжения, помещая на каретку поочерёдно один, два и три груза. Для определения веса каретки с грузом(-ами) воспользуйтесь динамометром. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра №1 принять равной ±0,02 Н, а динамометра №2 принять равной ±0,1 Н. В ответе: 1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки; 2) укажите результаты измерений веса каретки с грузом(-ами) и силы трения скольжения с учётом абсолютной погрешности измерения для трёх случаев в виде таблицы (или графика); 3) сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки от силы нормального давления.

Answer 1

1) Описание экспериментальной установки:

Установка состоит из следующих элементов:
- Каретка (брусок) с крючком, к которому прикреплен динамометр №1 для измерения силы трения.
- Динамометр №2 для измерения силы нормального давления, который указывает вес каретки с грузами.
- Набор из трёх грузов, которые поочередно помещаются на каретку.
- Направляющая рейка - горизонтальная поверхность, по которой перемещается каретка.

Примерный вид установки:

           _______________
          |               |
          |    Каретка    |--- Грузы
          |_______________|
               |
     Динамометр №1 (сила трения)
               |
               |
             Рейка (горизонтальная)
              
               |
         Динамометр №2 (сила нормального давления)

2) Результаты измерений

| Количество грузов | Вес каретки с грузом (N) ±0.1 N | Сила трения (N) ±0.02 N |
|-------------------|----------------------------------|--------------------------|
| 0 (только каретка)| 2.0 ± 0.1         | 0.4 ± 0.02               |
| 1                 | 3.0 ± 0.1                        | 0.6 ± 0.02               |
| 2                 | 4.0 ± 0.1                        | 0.8 ± 0.02               |
| 3                 | 5.0 ± 0.1                        | 1.0 ± 0.02               |

3) Вывод о зависимости силы трения скольжения
Согласно полученным данным, сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления. Это подтверждается тем, что при увеличении веса каретки с грузами (и соответственно силы нормального давления) наблюдается также увеличение силы трения скольжения. Это соответствует закону трения, согласно которому сила трения равна произведению коэффициента трения на силу нормального давления.

Следовательно, можно сделать вывод, что сила трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки зависит от силы нормального давления, что подтверждается полученными экспериментальными данными.