2020-06-08
382
Лабораторная работа № 1_05
Изучение явления сухого трения
Цель работы:
1. Экспериментальное изучение закономерностей сухого трения.
2. Научиться измерять и вычислять коэффициент трения скольжения и покоя различными способами.
Приборы и принадлежности:
1. Трибометр лабораторный.
2. Динамометр.
3. Набор грузов по механике НТМ–100.
Примечание: до выполнения работы повторить тему «Трение» по указанной литературе.
Краткая теория
Рассмотрим два соприкасающихся тела. На трибометре поместим брусок 3. К нему с помощью нити, перекинутой через блок, подвесим подставку 1. Будем постепенно нагружать подставку 1 грузами. Вначале брусок 3 покоится, следовательно уравновешивается внешней силой:
.
Рис. 1
Брусок прижимается к трибометру силой 
, направленной по нормали к поверхности соприкосновения тел. Она называется силой нормального давления.
Попытаемся переместить брусок, увеличивая действие на него внешней силы (будем нагружать подставку 1 грузами). При этом обнаружится, что для разных брусков (следовательно, разных значений силы нормального давления) имеется определенное значение 
внешней силы, при котором брусок 3 удается сдвинуть с места. Если внешняя сила 
превзойдет по значению , то тело начинает скользить. Таким образом, внешняя сила представляет собой наибольшее значение силы трения покоя.
|
|
|
Законы сухого трения сформулированы французским ученым Амонтоном (1899 г.) и независимо от него Кулоном (1781 г.)
 ,
| (1) |
где 
– коэффициент трения покоя, 
– сила нормального давления (прижимающая сила), 
– сила трения покоя (максимальная сила трения покоя).
Задание 1. Определение коэффициента трения скольжения.
Для выполнения этого задания имеется специальная установка – трибометр. На трибометр помещают брусок и динамометр, связанные между собой нитью. Если брусок оттянуть, чтобы динамометр показал некоторую силу 
, то потенциальную энергию пружины можно записать
,
– сила упругости пружины (показание динамометра), 
– деформация пружины (удлинение пружины).
После освобождения брусок будет двигаться до остановки, при этом потенциальная энергия пружины израсходуется на совершение работы, на преодоление силы трения на пути 
. Эту работу можно представить выражением:
,
где – коэффициент трения, 
– масса бруска,
– ускорение свободного падения, – перемещение бруска.
По закону сохранения энергии 
, откуда
.
Указания к заданию по определению коэффициента трения скольжения дерева по дереву, стали по стали, дерева по стеклу:
1) определить с помощью динамометра вес брусков и перевести его значение в массу;
|
|
|
2) оттянуть брусок на столько, чтобы показание динамометра равнялось 1Н (2Н – для стали), и отметить растяжение пружин динамометра – ;
3) отпустив брусок, измерить его перемещение – .
В таком порядке проведите опыты для каждого бруска не менее трех раз. Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу 1.
Таблица 1
| Вид | Сила упругости F,(H) | Масса бруска m, кг | Деформация пружины х,м | Перемещение бруска | Коэффициент трения | ||||
| S 1, м | S 2, м | S 3, м | S ср, м | экс | таб | ||||
| Дерево по дереву | |||||||||
| Сталь по стали | |||||||||
| Дерево по стеклу | |||||||||
4) определить абсолютную и относительную погрешности.
