Решение: Работа силы трения
Используя брусок с крючком, динамометр № 2, грузы № 1 и № 2 и направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы трения скольжения между бруском с двумя грузами и поверхностью рейки при перемещении бруска на расстояние 12 см. Используйте поверхность рейки, обозначенную Б. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±0,2 см.
В развернутом ответе приведите рисунок установки с указанием способа измерения силы трения скольжения, формулу расчёта работы, результаты измерений модуля перемещения и силы трения с учётом абсолютных погрешностей, а также вычисленное значение работы силы трения.
Решение по шагам
5 шаговНа направляющую рейку устанавливают брусок с крючком и двумя грузами. Крючок бруска соединяют с динамометром. Брусок перемещают по поверхности рейки, обозначенной Б, равномерно, без рывков.
При равномерном движении показание динамометра равно модулю силы трения скольжения. В ответе необходимо указать измеренное значение силы с учётом погрешности: $F_{\text{тр}} = (F \pm 0{,}1)\,\text{Н}$.
$$F_{\text{тр}} = F$$Расстояние перемещения задано условием. Его следует записать с учётом абсолютной погрешности.
$$s = (12{,}0 \pm 0{,}2)\,\text{см} = (0{,}120 \pm 0{,}002)\,\text{м}$$Работа силы трения направлена противоположно перемещению, поэтому имеет отрицательный знак.
$$A_{\text{тр}} = -F_{\text{тр}}s$$После подстановки фактически измеренного показания динамометра вычисляют работу силы трения.
$$A_{\text{тр}} = -F_{\text{тр}} \cdot 0{,}120\ \text{Дж}$$Развёрнутый ответ должен содержать установку с динамометром, запись $F_{\text{тр}} = (F \pm 0{,}1)\,\text{Н}$, запись $s = (12{,}0 \pm 0{,}2)\,\text{см}$ и вычисление $A_{\text{тр}} = -F_{\text{тр}}s$ по показанию динамометра.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Измеряют силу при рывках или при заметном ускорении бруска.
Не указывают, что брусок движется равномерно.
Используют расстояние 12 см без перевода в метры при вычислении работы в джоулях.
Записывают работу силы трения положительной, хотя сила трения направлена противоположно перемещению.
Не указывают абсолютные погрешности измерения силы и расстояния.