Принцип работы прибора. Подготовка к измерениям

К прерывателю света прикрепить шар, в направляющих установить образец. Наклонить прибор на угол, для которого нужно определить коэффициент трения качения. Отклонить шарик от положения равновесия на угол 4-5° по лицевой шкале. Отпустить шарик, тогда он будет скатываться по образцу. Время скатываний и число колебаний будет подсчитывать миллисекундомер.

Определение коэффициента трения качения для данной пары шаров и образца основано на измерении угла отклонения прерывателя света с шаром после определенного числа колебаний. Этот угол будет меньше начального угла вследствие действия силы трения качения. Значение коэффициента трения качения определяется по формуле:

, (15.11)

где R – радиус шара (в мм),

a₀ – угол начального отклонения маятника (в рад),

a – угол отклонения после n полных колебаний маятника (в рад),

b – угол наклона маятника по боковой шкале,

n – число полных колебаний маятника.

Формулу (15.11) для расчета коэффициента трения качения можно получить, приравняв работе сил трения убыль потенциальной энергии маятника. За n полных колебаний при переходе из положения В в положение В¢ (см. рис.15.10) убыль потенциальной энергии маятника составляет величину mgDH, где DH – потеря высоты центром тяжести маятника. Из приведенного рисунка видно, что DH = h sinb, где h = (l – l cosa₀ ) – (l – l cosa) = – (cosa₀ – cosa) = 2 l sin[(a₀ + a)/2] sin[(a₀ – a)/2] =2 l (a₀ + a) (a₀ – a) / 4.

Работа сил трения на пройденном шаром пути L: А = f_K L = (kmg cosb)L/R (см. формулу (15.7)), где mg cosb – нормальная составляющая силы тяжести, k – коэффициент трения качения. Пройденный шаром путь за n полных колебаний: L= l [(a₀+a)/2] 4n, где [(a₀ + a)/2] 4n - сумма углов, пройденных маятником. При нахождении этой суммы учитывалось, что в каждом последующем колебании значение угла уменьшается на одну и ту же величину Da, т.е. члены суммы составляют арифметическую прогрессию. Наконец, приравнивая изменение потенциальной энергии маятника к работе сил трения, получаем:

mg sin b l (a₀ + a) (a₀ – a) / 2 = k mg cosb [(a₀ + a)/2] 4n l / R,

откуда после сокращений следует формула (15.11).

Для подготовки прибора к работе необходимо:

- проверить выравнивание прибора,

- включить шнур измерителя в сеть,

- нажав клавишу СЕТЬ, проверяя все ли индикаторы измерителя высвечивают цифру нуль, и светится ли лампочка фотоэлектрического датчика.

Прибор не нуждается в прогреве и готов к работе сразу после подключения к сети.