Решение: Исследование силы трения
Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр № 2 с пределом измерения, равным 5 Н, набор из трёх грузов и направляющую рейку Б, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью горизонтальной рейки от силы нормального давления. Определите силу трения скольжения, помещая на каретку поочерёдно один, два и три груза. Для определения веса каретки с грузом(-ами) воспользуйтесь динамометром. Абсолютную погрешность измерения сил принять равной ±0,1 Н.
Решение по шагам
4 шагаКаретку устанавливают на горизонтальную направляющую рейку и соединяют её крючок с динамометром. Динамометр располагают горизонтально и тянут каретку равномерно. При равномерном движении показание динамометра равно силе трения скольжения.
$$F_{\text{тр}} = F_{\text{дин}}$$Вес каретки с каждым количеством грузов измеряют динамометром при вертикальном подвешивании. На горизонтальной рейке сила нормального давления равна весу системы.
$$N = P$$Получают три пары измерений. Например, возможна таблица: для одного груза $P = (2{,}0 \pm 0{,}1)\,\text{Н}$ и $F_{\text{тр}} = (0{,}6 \pm 0{,}1)\,\text{Н}$; для двух грузов $P = (3{,}0 \pm 0{,}1)\,\text{Н}$ и $F_{\text{тр}} = (0{,}9 \pm 0{,}1)\,\text{Н}$; для трёх грузов $P = (4{,}0 \pm 0{,}1)\,\text{Н}$ и $F_{\text{тр}} = (1{,}2 \pm 0{,}1)\,\text{Н}$.
При увеличении веса каретки с грузами увеличивается сила нормального давления, а сила трения скольжения также возрастает. Зависимость является примерно прямо пропорциональной.
$$F_{\text{тр}} = \mu N$$При увеличении силы нормального давления сила трения скольжения возрастает; в пределах погрешности она примерно прямо пропорциональна силе нормального давления.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Тянут каретку неравномерно и принимают любое показание динамометра за силу трения.
Измеряют вес каретки с грузами на горизонтальной рейке вместо вертикального подвешивания.
Не указывают абсолютную погрешность ±0,1 Н.
Путают вес каретки с силой трения.
Делают вывод только по одному измерению, не сравнивая все три случая.