Методичні вказівки та завдання до виконання віртуальних лабораторних робіт з фізики

Визначення коефіцієнта тертя ковзання

Мета: визначити коефіцієнт тертя ковзання й оцінити похибки вимірювань.

Обладнання: комп’ютер з підключенням до мережі Іnternet, лінійка, олівець, папір в клітинку (або міліметровий).

Короткі теоретичні відомості

Сила тертя F_тер , що виникає під час рівномірного руху тіла по горизонтальній поверхні, за модулем дорівнює силі F, що викликає рух тіла, паралельний до цієї поверхні.

Сила тертя дорівнює добутку коефіцієнта тертя μ на силу реакції поверхні N:

F_тер = μN

Сила реакції опори у цьому випадку дорівнює вазі тіла Р, тому F_тер = μP.

Таким чином, якщо динамометром рівномірно переміщати вантаж по горизонтальній поверхні, тримаючи його паралельно до цієї поверхні, то значення сили, яку показує динамометр, дорівнюватиме силі тертя.

Оскільки вантаж лежить на горизонтальній поверхні то вагу вантажу можна визначити за формулою. , де m – маса вантажу, g=9,8 м/с² – прискорення вільного падіння.

У цій роботі у кожному з дослідів коефіцієнт тертя визначають для різних значень сили тертя й маси, тобто умови досліду змінюються.

У такому разі для знаходження середнього значення величини коефіцієнту тертя не можна обчислювати середнє арифметичне результатів кількох вимірювань. Тому використовують графічний спосіб визначення середнього значення.

За результатами кількох вимірювань сили тертя при різних значеннях ваги вантажу будують графік залежності модуля сили тертя F_тер від ваги вантажу P.

У побудованому за результатами досліду графіку всі експериментальні точки можуть не лежати на прямій, що пов'язано з похибками вимірювання. У такому разі графік треба проводити так, щоб приблизно однакова кількість точок була з різних боків від прямої. Коли графік побудовано, досить узяти будь яку точку на прямій (у середній частині графіка), визначити за ним відповідні цій точці значення сили тертя та ваги і обчислити коефіцієнт тертя μ. Воно і буде шуканим середнім значенням коефіцієнта тертя.

Хід роботи

1. Запустіть симуляцію «Сили і рух: Основи» скориставшись посиланням https://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-basics_uk.html

2. Перейдіть на вкладку «Тертя» .

3. Виберіть інструменти «маси» і «швидкість».

4. За допомогою кнопок інструменту «прикладена сила» встановіть таке значення сили, щоб вантаж почав рухатись.

5. За допомогою кнопок інструменту «прикладена сила» зменшуйте силу до тих пір поки швидкість вантажу перестане змінюватись (прикладена сила стала рівна силі тертя).