Решение: Работа силы трения
Используя брусок с крючком, динамометр № 2, грузы № 1, № 2 и № 3, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы трения скольжения между бруском с тремя грузами и поверхностью рейки при перемещении бруска на расстояние 20 см. Используйте поверхность рейки, обозначенную Б. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±0,2 см.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав способ измерения силы трения скольжения;
2) запишите формулу для расчёта работы силы трения скольжения;
3) укажите результаты измерения модуля перемещения бруска с грузами и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки с учётом абсолютных погрешностей измерения;
4) запишите значение работы силы трения скольжения.
Решение по шагам
6 шаговНа поверхность рейки, обозначенную Б, устанавливают брусок с крючком и грузами № 1, № 2 и № 3. К крючку присоединяют динамометр. Брусок перемещают по рейке горизонтально и равномерно, поэтому показание динамометра принимают равным модулю силы трения скольжения.
$$F_{\text{тр}}=F_{\text{дин}}$$На рисунке должны быть показаны рейка с поверхностью Б, брусок с тремя грузами и динамометр, направленный вдоль рейки. Направление движения бруска и направление силы трения противоположны.
Модуль перемещения задают с учётом погрешности измерения расстояния:
$$s=(20{,}0\pm0{,}2)\ \text{см}=(0{,}200\pm0{,}002)\ \text{м}$$Измеренное динамометром значение силы записывают с абсолютной погрешностью:
$$F_{\text{тр}}=(F_{\text{дин}}\pm0{,}1)\ \text{Н}$$Работа силы трения отрицательна, поскольку сила трения направлена противоположно перемещению бруска.
$$A_{\text{тр}}=-F_{\text{тр}}s$$После снятия показания динамометра подставляют измеренное значение силы и расстояние в формулу и получают численное значение работы в джоулях.
Ожидаемый результат: $s=(0{,}200\pm0{,}002)\ \text{м}$, $F_{\text{тр}}=(F_{\text{дин}}\pm0{,}1)\ \text{Н}$, $A_{\text{тр}}=-F_{\text{тр}}\cdot0{,}200\ \text{Дж}$; численное значение зависит от показания 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 рывке или неравномерном движении вместо равномерного движения.
Не указывают, что динамометр должен быть направлен горизонтально вдоль рейки.
Записывают работу силы трения положительной, хотя сила трения направлена противоположно перемещению.
Не переводят 20 см в 0,200 м при вычислении работы в джоулях.
Не указывают абсолютные погрешности измерений.