Решение: Измерение коэффициента трения
Используя брусок с крючком, динамометры № 1 и № 2, грузы № 1, № 2 и № 3, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между бруском с тремя грузами и поверхностью рейки, обозначенной А. Абсолютная погрешность измерения силы при помощи динамометра № 1 равна ±0,02 Н, а при помощи динамометра № 2 — ±0,1 Н.
В развернутом ответе необходимо:
1) сделать рисунок экспериментальной установки, указав способ измерения силы трения скольжения;
2) записать формулу для расчёта коэффициента трения скольжения;
3) указать результаты измерения веса бруска с грузами и силы трения скольжения при движении бруска с грузами по поверхности рейки с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) записать значение коэффициента трения скольжения.
Решение по шагам
4 шагаДля измерения веса бруска с тремя грузами его подвешивают к динамометру № 2 и снимают показание в ньютонах.
$$P = P_{\text{изм}} \pm 0{,}1\ \text{Н}$$Для измерения силы трения брусок с грузами ставят на горизонтальную поверхность рейки А, соединяют крючок с динамометром № 1 и тянут брусок равномерно. При равномерном движении показание динамометра равно силе трения скольжения.
$$F_{\text{тр}} = F_{\text{тяги}} \pm 0{,}02\ \text{Н}$$Коэффициент трения скольжения находят как отношение силы трения к силе нормальной реакции опоры. На горизонтальной рейке нормальная реакция равна весу бруска с грузами.
$$\mu = \frac{F_{\text{тр}}}{N} = \frac{F_{\text{тр}}}{P}$$В итоговом ответе следует подставить собственные показания динамометров с учётом указанных абсолютных погрешностей и вычислить отношение этих величин.
$$\mu = \frac{F_{\text{тр, изм}}}{P_{\text{изм}}}$$Численное значение зависит от показаний динамометров: $\mu = \dfrac{F_{\text{тр}}}{P}$, где $F_{\text{тр}}$ измеряют динамометром № 1 с погрешностью ±0,02 Н, а $P$ — динамометром № 2 с погрешностью ±0,1 Н.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Измеряют силу трения при ускоренном движении бруска, а не при равномерном.
Используют массу вместо веса в формуле для коэффициента трения.
Не указывают единицы измерения сил.
Не учитывают абсолютные погрешности показаний динамометров.
Вместо поверхности рейки А используют другую поверхность.
Записывают отношение веса к силе трения, получая обратную величину коэффициента.