![]() |
Форма звіту до лабораторної роботи 126.
1. Завдання. 2. Рисунок установки. 3. Робочі формули :
4. Формули для обчислення похибок :
5. Результати вимірювань та обчислень:
6. Висновки. Лабораторна робота 127. Визначення коефіцієнта тертя кочення Завдання :вивчити явище тертя ковзання та кочення шляхом експериментального визначення коефіцієнтів тертя кочення різних матеріалів. Приладдя: лабораторна установка; секундомір; лінійка; металева тригранна призма; набір досліджуваних матеріалів : сталь, латунь, мідь, алюміній, оргскло, вакуумна гума. Теоретичний матеріал: сили тертя; класифікація сил тертя; тертя ковзання і кочення; момент сили; центр мас; закон збереження енергії. Література: 1. Р.5. §. 5.1; 2. Р.2. §. 2.11 ; 3. §. 12; 4. 5. §. 36.
Опис установки.Основним елементом установки (рис. 1) для визначення коефіцієнта тертя кочення є циліндр 2, розміщений на горизонтальній сталевій плиті 3. На циліндр напресовано обойму, у діаметральних точках якої закріплені два стержні. Стержень 1 є стрілкою шкали; на стержні 5 можна пересувати і закріплювати вантаж 4. Рухому частину установки можна назвати маятником. Відхиляючись від стану рівноваги, маятник починає виконувати згасаючі коливання. Вісь циліндра у разі цього рухається поступально, а циліндр обертається навколо своєї осі. Під циліндр можна підкласти пластинки з різних матеріалів, що дає змогу визначити коефіцієнти тертя кочення для пари матеріалів циліндр – пластинка.
Виведення робочої формули.Під час кочення тіла, що має криволінійну поверхню, по-іншому тілу з плоскою чи криволінійною поверхнею виникає опір, який називається тертям кочення. Природа тертя кочення є інша, ніж природа тертя ковзання. Опір кочення залежить від пружних властивостей матеріалу тіл, кривизни їхніх поверхонь і нормальної сили, яка діє між тілами.
У разі цього треба, щоб момент сили (дорівнював силі тертя спокою), який діє в горизонтальній площині на висоті осі циліндра, дорівнював моментові сили тертя кочення :
або
де r – радіус циліндра. Відхилення стрілки за шкалою (рис. 3) складається з двох відхилень:
де
У випадку
Якщо
Зменшення кута відхи-лення за відому кількість періодів коливань дає змогу обчислити значення коефіцієнта тертя кочення. Уважаючи, що коефіцієнт тертя кочення не залежить від швидкості руху маятника, використаємо закон збереження енергії. Для початкового відхилення маятника на кут
де Через один повний період потенціальна енергія маятника
де Зменшення потенціальної енергії за один період
Для малих кутів відхилення маятника (
де
З формул (12) та (13) отримуємо
Порівнявши між собою вирази (11) і (14), одержимо: звідки:
Для
Підставивши в цей вираз
Порядок виконання роботи 1. Виміряйте за шкалою початкове відхилення маятника 2. Виміряйте масштабною лінійкою значення 3. Результати вимірювань запишіть у таблицю. Обчисліть значення коефіцієнтів тертя кочення для двох досліджуваних матеріалів. Оцініть точність експерименту, зробіть відповідні висновки. Контрольні запитання 1. Наведіть класифікацію сил тертя. 2. Які причини призводять до виникнення тертя ковзання? 3. Поясніть виникнення тертя кочення. 4. Який фізичний зміст має коефіцієнт тертя кочення? 5. Що називається моментом сили? 6. Що називається центром мас? Як його експериментально визначити? 7. Сформулюйте закон збереження механічної енергії. Як його використано в цій роботі? 8. Які коливання називаються затухаючими? 9. Виведіть робочу формулу. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|