Как найти массу бруска при силе трения

Лабораторная работа №1

Исследование зависимости силы трения скольжения от веса тела

   Цель работы: 1. выяснить, зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, если зависит, то как.

                           2. Определить коэффициент трения дерева по дереву.

   Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок, деревянная линейка или деревянная плоскость, набор грузов по 100 г.

 Выполнение работы.

1. Определили цену деления шкалы динамометра.

Цена деления динамометра: 

(2H-1H)/10 дел = 0,1Н/дел

2. Определили массу бруска. Сначала подвесив брусок к динамометру нашли вес бруска   Pбруска=0,7Н

Зная, что  P=mg  и   g=10м/с²   получим m_бруска=P/g 

m_бруска=0,7Н/10м/с²=0,07кг

Определяем общий вес тела (силу нормального давления по формуле:

Р=N=(m1+m2)∙g

1.Р=N=(0,07кг+0,1кг)∙10м/с2=1,7Н

2.Р=N=(0,07кг+0,2кг)∙10м/с2=2,7Н

3.Р=N=(0,07кг+0,3кг)∙10м/с2=3,7Н

4.Р=N=(0,07кг+0,4кг)∙10м/с2=4,7Н

5.Р=N=(0,07кг+0,5кг)∙10м/с2=5,7Н

Провели измерения силы трения.

5. Подготовили таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

№ опыта	Масса бруска, m1 , кг	Масса груза, m2 , кг	Общий вес тела  (сила нормального давления), Р=N=(m1+m2)g, Н	Сила трения, Fтр, Н	Коэффициент трения, μ	Среднее значение коэффициента трения, μср
1	0,07	0,1	1,7	0,4
2	0,2	2,7	0,6
3	0,3	3,7	0,8
4	0,4	4,7	1
5	0,5	5,7	1,2

6. Из опыта видим, что сила трения зависит от силы нормального давления прямо пропорционально(т.е. чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения)

7. В каждом опыте рассчитали коэффициент трения по формуле: . 

μ=0,4Н/1,7Н=0,235

μ=0,6Н/2,7Н=0,222

μ=0,8Н/3,7Н=0,216

μ=1,0Н/4,7Н=0,213

μ=1,2Н/5,7Н=0,211

Результаты расчётов занесли в таблицу.

8. По результатам измерений построили график зависимости силы трения от силы нормального давления: 

Определили по графику средние значения силы трения и силы нормального давления:

N=3Н

Fтр=0,68Н

Вычислили среднее значение коэффициент трения:

μ_ср=0,68Н/3Н=0,227

Вывод: мы определили, что сила трения зависит от силы нормального давления прямо пропорционально(т.е. чем больше сила нормального давления, тем больше сила трения). Коэффициент трения дерева по дереву получился равен 0,227

Ответы на контрольные вопросы.

1. Что называется силой трения?

Сила трения – это сила, которая возникает в том месте, где тела соприкасаются друг с другом, и препятствует перемещению тел.

2. Какова природа сил трения?

Сила трения — это сила электромагнитной природы.

3. Назовите основные причины, от которых зависит сила трения?

Возникновение силы трения объясняется двумя причинами:

   1) Шероховатостью поверхностей
   2) Проявлением сил молекулярного взаимодействия.

4. Перечислите виды трения.

Силы трения подразделяются на силы трения покоя, скольжения, качения.

5. Можно ли считать явление трения вредным? Почему?

Сила трения .

(F_{тр ;скольжения}=mu N )

(mu ) — коэффициент трения    ( ;;;;;;;;;;; 0<mu < 1)

(N ) — сила реакции опоры

Сила трения скольжения действует на тело только в том случае если тело перемещается относительно поверхности с которой
соприкасается

---

Если тело покоится, но к нему приложена сила, пытающаяся его сдвинуть, то на тело действует сила трения покоя, направленная
против этой силы

---

---

  

1.  Вычислить силу трения скольжения действующую на движущийся по горизонтальной поверхности предмет, если его масса
(m=1,5кг ),а коэффициент трения (mu=0,1 ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

  

2.  Вычислить силу трения скольжения действующую на движущийся по горизонтальной поверхности брусок, если его масса
(m=1,9кг ),а коэффициент трения (mu=0,2 ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

  

3.  Сила трения скольжения действующая на брусок (F_{тр.скольж}=4Н)
, его масса (m=2кг ). Брусок движется по горизонтальной поверхности. Вычислить коэффициент трения (mu ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

  

4.  Сила трения скольжения действующая на брусок (F_{тр.скольж}=3Н)
, его масса (m=6кг ). Брусок движется по горизонтальной поверхности. Вычислить коэффициент трения (mu ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

  

5.  Сила трения скольжения действующая на брусок (F_{тр.скольж}=3Н)
, коэффициент трения (mu=0,6 ) . Брусок движется по горизонтальной поверхности. Вычислить его массу ( m ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

  

6.  Сила трения скольжения действующая на брусок (F_{тр.скольж}=5Н)
, коэффициент трения (mu=0,125 ) . Брусок движется по горизонтальной поверхности. Вычислить его массу ( m ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

 

7.  Какую внешнюю силу (F) нужно приложить к бруску массой (m=14 кг ) ,
покоящемуся на горизонтальной поверхности, чтобы медленно сдвинуть его с места?
Коэффициент трения (mu=0,7 ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

 

8.  Какую внешнюю силу (F) нужно приложить к бруску массой (m=5 кг ) ,
покоящемуся на горизонтальной поверхности, чтобы медленно сдвинуть его с места?
Коэффициент трения (mu=0,2 ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

 

9.  Какую внешнюю силу (F) нужно приложить к ящику массой (m=0,4 кг ) ,
покоящемуся на горизонтальной поверхности, чтобы медленно сдвинуть его с места?
Коэффициент трения (mu=0,3 ) .
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

 

10.  К ящику массой (m=0,4 кг ) ,
покоящемуся на горизонтальной поверхности, прикладывают вправо силу (F=4Н).
Коэффициент трения (mu=0,3 ) .
С каким ускорением ( a ) будет двигаться ящик?
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

 

11.  К санкам массой (m=4 кг ) ,
покоящимся на горизонтальной поверхности, прикладывают вправо силу (F=13Н).
Коэффициент трения (mu=0,3 ) .
С каким ускорением ( a ) будут двигаться санки?
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

 

12.  К игрушечным радиоуправляемым аэросаням массой (m=2 кг ) ,
покоящимся на горизонтальной поверхности, прикладывают вправо силу (F=14Н).
Коэффициент трения (mu=0,2 ) .
С каким ускорением ( a ) будут двигаться аэросани?
(g=10м/с^2 ).

Показать ответ
Показать решение
Видеорешение

---

Движение тела по поверхности другого тела всегда связано с преодолением силы трения. Насколько она замедляет передвижение? В какую сторону направлена? Зависит ли от присутствия между соприкасающимися поверхностями жидкости? Это вопросы, на которые отвечает специальный раздел физики.

Сила трения — что это за показатель?

Соприкосновение двух поверхностей неизменно ведет к появлению силы трения. Ее величина зависит от состояния тел и особенностей их движения:

• между неподвижными телами присутствует трение покоя;
• перекачивающимися — трение качения;
• скользящими — трение скольжения;
• в жидкой среде такой процесс носит название силы сопротивления среды.

Сила, появление которой зависит от соприкосновения двух поверхностей, называется силой трения.

Другими словами, каждое поверхностное движение тем слабее, чем выше трение соприкасающихся сторон. Объясняется это тем, что сила трения всегда направлена против этого движения и распространяется в плоскости, направленной по касательной.  

Для понимания данного процесса важно опираться на прямо пропорциональную зависимость силы нормального давления и свойств соприкасающихся поверхностей. Она, в свою очередь, объясняется существованием электромагнитного поля определенной величины.

Естественно, что трение, возникающее внутри механизмов, носит название внутреннего, снаружи — внешнего. Так, если работающий прибор не движется в пространстве, в нем возникают внутренние cилы трения. Если он перемещается относительно других тел, он должен преодолевать внешнюю силу трения.

Действие силы трения можно наблюдать на примере:

Тело на горизонтальной поверхности, при отсутствии воздействия на него посторонних сил, лежит неподвижно. Начиная применять некую силу движения Fдв происходит попытка сдвинуть его с места.

Сначала это не удается из-за того, что Fтр превышает величину внешней силы. Увеличивая модель последней, добиваются уравновешивания, а затем — превышение силы движения. В данном случае, сила трения — это сила покоя.

Даже максимальное трение не определяется площадью соприкасающихся поверхностей тел, но зависит от силы (N) (нормальное давление) и коэффициента трения покоя (mu0).

(Fтр;пок=mu0N)

Продолжая увеличивать давление, добиваются того, что тело начинает скользить. Теперь при его движении действует сила трения скольжения, на преодоление которой также должно хватать значения внешней силы.

Если рассматриваемый предмет круглой формы, его движение сопровождается силой трения качения. Коэффициент трения при этом гораздо меньше, хотя особенности процесса идентичны. 

Тело, находящееся по поверхности под наклоном, испытывает на себе воздействие дополнительной силы — силы опоры.

Понятие и определение, в каких единицах измеряется

Классической формулой для определения Fтр предмета, лежащего на горизонтальной опоре, является:

(F=;kast N)

где (k) — коэффициент трения. Это постоянная величина, которая отражается в специальных технических таблицах и зависит от природы вещества.

(N) — реакция опоры.

Kоэффициент k может встречаться в виде буквы mu.

Помимо него, важно правильно определить реакцию опоры. Она высчитывается по формуле: (N=mast g,) где (m) — известная масса тела, g — показатель свободного падения, равный 9,8м/с².

Предмет, совершающий движение по наклонной поверхности, испытывает на себе воздействие нескольких сил. Поэтому формула для его Fтр принимает вид:

(Fтр=kast mast gastcosalpha)

В формуле используется гравитационная постоянная g. Ее величина равна 9,8 м/с². 

Для измерения силы трения в СИ существует единица Н (Ньютон). В системе CГС она измеряется в динах (дин).

Выразить смысл единицы Ньютон можно формулой:

(H=кгast м/с2)

Задачи на силу трения, решение типовых примеров

Задания по теме «Сила трения» могут иметь  разные направления:

1. На определение силы трения.
2. На определение коэффициента трения.
3. На определение силы трения покоя.
4. На определение силы трения скольжения.
5. На определение коэффициента трения скольжения.

Пример №1

Масса тела, находящегося на столе, составляет (5 кг. µ=0,2). К телу прилагают внешнюю силу, равную (2,5Н). Какая сила трения при этом возникает (по модулю)?

Решение: по формуле для максимальной силы трения (Fмакс;тр=mu mg=0,2ast5ast10=10Н)

Внешняя сила по условию задачи меньше, максимальной, поэтому тело находится в покое. Fтр уравновешивает внешнюю силу. Следовательно, она равняется (2,5Н.)

Пример №2

Брусок из металла весит 4 кг и лежит на горизонтальной поверхности. Известно, что подвинуть его можно, приложив силу 20 Н, имеющую горизонтальное направление. Если на эту же поверхность положить предмет из пластика с массой 2 кг, необходимая сила значительно изменится. Какой величине она будет равна, если коэффициент трения пластикового предмета в 2 раза меньше металлического.

Решение:

На брусок из металла действует сила согласно формуле (F1=m1ast gast;µ1), на пластиковый — (F2=m2ast gast;µ2=µ1/2m2ast g).

В начале действия (F=Fтр).

Формула, позволяющая решить задачу, имеет следующий вид: (F2=F1/2ast m2/m1=1/2ast20ast2/4=5Н).

Пример №3

Санки весят 5 кг. При скольжении по горизонтальной поверхности на полозья действует сила трения 6 Н. Определить коэффициент трения, если ускорение свободного падения в данной ситуации равно 10 м/с².

Решение: при скольжении полозьев санок по поверхности сила трения скольжения обуславливается силой реакции опоры, а также коэффициентом µ. Формула имеет следующий вид: (F=;µN). С другой стороны, второй закон Ньютона диктует, что (N=mg). Отсюда вытекает, что (µ=F/mg=6H/5кгast10м/с2=0,12).

Пример №4

Тело имеет массу 5 кг. Оно совершает движение в горизонтальной плоскости. При этом сила трения составляет 10 Н. Определить величину силы трения скольжения при условии, что масса уменьшится на 2 кг, а коэффициент останется без изменений.

Решение: сила трения имеет формулу (F=;µast N). Если тело движется горизонтально по опоре, согласно второму закону Ньютона, его (N) равняется произведению (mast g).

Исходя из этого, (Fтр) будет пропорциональна массе, умноженной на (µ). При неизменном коэффициенте трения уменьшение массы тела в 2 раза приведет к уменьшению силы трения скольжения также в 2 раза. Поэтому:

(10H/2=5H.)

Пример №5

Тело, движущееся по ровной горизонтальной плоскости, давит на нее с силой 20 Н. Сила трения при этом составляет 5 Н. Определить величину коэффициента трения скольжения.

Решение: Поскольку (F=;µast P,µ=;Fтр/P). Подставляя значения, получаем расчет: (5Н/20Н=0,25.)

Ответ: (µ=0,25).

Получить знания или подготовить контрольную работу по теме «Сила трения» можно быстро и грамотно, если обратиться за помощью на Феникс.Хелп. 

Тема: Механика. Динамика материальной точки (Сила трения §26. Задачи)
Условие задачи полностью выглядит так:

2. Найдите массу стального бруска, равномерно скользящего по горизонтальной поверхности под действием силы F = 20 Н Сила направлена вдоль поверхности Коэффициент трения скольжения приведен в таблице 8 [5,1 кг]

Задача из главы Механика. Динамика материальной точки по предмету Физика из задачника Физика, Касьянов (10 класс)

Если к данной задачи нет решения — не переживайте. Наши администраторы стараются дополнять сайт решениями для тех задач
и упражнения где это требуется и которые не даны в решебниках и сборниках с ГДЗ. Попробуйте зайти позже. Вероятно, вы найдете то, что искали