3.2. Теоретическая часть

При соскальзывании тела с наклонной плоскости на него действуют силы тяжести , реакции опорыитрения скольжения . Размеры тела много меньше длины наклонной плоскости, поэтому его можно принять за материальную точку.

Записав основное уравнение динамики поступательного движения тела относительно инерционной системы отсчета, связанной с наклонной плос-костью, в векторной форме:

, (11)

а затем – в скалярной (в проекциях на координатные оси):

О

(12)

x: ma = mg sin  F_;

Oy: 0 = N  mg cos,

и решив систему уравнений (12), получим:

. (13)

Ускорение тела можно найти, измерив пройденное им по наклонной плоскости расстояние s и время соскальзывания t:

. (14)

Подставив уравнение (14) в выражение (13), получим расчетную формулу:

. (15)

3.3. Задание

Измерить угол наклона α плоскости к горизонту, время соскальзывания t тела с наклонной плоскости, пройденное расстояние s вдоль наклонной плоскости и вычислить коэффициент трения скольжения по формуле (15).

3.4. Порядок выполнения работы

1) Ослабить стопорный винт 6 на узле «наклонная плоскость» (см. рис. 3) и повернуть плоскость на требуемый угол против часовой стрелки. Контроль угла осуществить с помощью указателя 5 и отсчетного устройства 4. Зафиксировать положение плоскости стопорным винтом 6.

2) Электронный секундомер перевести в режим «1». Переключить тумблер, расположенный слева на основании установки, «на себя». Поместить соскальзывающее тело в верхний конец плоскости, где оно будет зафиксировано магнитным полем электромагнита 7.

3) Нажать кнопку «пуск» секундомера и измерить время соскальзывания тела с наклонной плоскости. С помощью линейки 3 измерить пройденное расстояние. Результаты измерения угла наклона плоскости , времени соскальзывания t, пройденного расстояния s и их инструментальную погрешность занести в таблицу. Опыт повторить многократно.

4) Провести оценочный (приблизительный) расчет коэффициента трения по формуле (15) и результат подписать у преподавателя.

5) Провести математическую обработку результатов прямых измерений.

6) Вычислить среднее значение коэффициента трения скольжения, его абсолютную и относительную погрешность.

7) Записать окончательный результат (с учетом правил округления).

8) Сравнить полученный результат с табличным значением и сделать вывод.

3.5. Дополнительные задания

1) Выполнить основное задание при различных углах наклона плоскости к горизонту и выяснить, зависит ли коэффициент трения скольжения от угла наклона плоскости.

2) С помощью невесомых и нерастяжимых нитей, перекинутых через легкие ролики, присоединить к скользящему по плоскости телу опускающийся и поднимающийся грузы. Измерить массу опускающегося и поднимающегося грузов, массу скользящего по плоскости тела, угол наклона плоскости к горизонту, время скольжения тела, пройденное им расстояние вдоль плоскости и вычислить коэффициент трения скольжения.

3.6. Контрольные вопросы

1) Масса, сила (тяжести, упругости, вес, трения).

2) Инерциальная система отсчета. Законы Ньютона.

3) Основное уравнение динамики материальной точки (поступательного движения твердого тела).

4) Вывести расчетную формулу для определения коэффициента трения скольжения на основе законов кинематики и динамики.

Лабораторная работа 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА

Цель работы: рассчитать момент инерции маятника.

Приборы и принадлежности: экспериментальная установка (узел «маятник Обербека»), набор цилиндров, насаженных на стержни, набор грузов, электронный секундомер.