Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Сибирский государственный индустриальный университет
Кафедра физики
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу "Общая физика"
Издание СибГИУ Новокузнецк 1999
У ДК 531.38 (075)
Рассмотрен экспериментальный метод определения коэффициента трения и исследуются зависимости силы трения от скорости скольжения для различных пар соприкасающихся тел.
Работа предназначена для студентов всех специальностей.
Рецензент - кафедра высшей математики Сибирского государственного индустриального университета (зав. кафедрой Лактионов С.А.)
Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.
Сибирский государственный индустриальный университет, 1999 г.
Силы трения появляются при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга. Трение, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел, называется внешним, трение между частями одного и того же сплошного тела (например, жидкости или газа) носит название внутреннего.
Сила трения возникает на поверхности
соприкосновения двух твердых тел и направлена по касательной к трущимся
поверхностям, причем так, что противодействует относительному смещению этих
поверхностей. В случае сухого трения сила трения возникает не только при
скольжении одной поверхности по другой, но также и при попытках вызвать такое
скольжение. В последнем случае она называется силой трения покоя. Различают
три вида внешнего трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.
Трение покоя и
трение скольжения определяют экспериментально. Для этого можно использовать установку, показанную на рис. 1. На поверхности пластины А лежит брусок В. Приложенная к бруску сила Уд , которую мы называем весом, прижимает брусок к пластине. Брусок В можно тянуть вправо с постоянной скоростью v при помощи троса, наматываемого на барабан, который вращается электромотором. Между бруском и барабаном помещается чувствительный динамометр, измеряющий силу, приложенную к бруску. После включения мотора, трос начинает наматываться на барабан и сила растет.
При значениях внешней силы, заключенной в пределах 0<F<Fпок, тело остается в покое. Это возможно в том случае, если сила F уравновешивается равной ей по величине и противоположно направленной силой, которая и есть сила трения покоя. Она автоматически принимает значение, равное величине внешней силы F, определяемое динамометром. Величина Fпок представляет собой наибольшее значение силы трения покоя.
Сила F сначала возрастает, достигая своего наибольшего значения. Эта сила называется силой трения покоя Fпок (Рис.2). Далее опыт показывает, что за максимальным значением силы следует резкий спад ее до некоторого постоянного значения. Эта постоянная сила называется силой трения скольжения Fск.
Если внешняя сила F превзойдет по модулю Fпок, то тело начинает скользить, причем, его ускорение
определяется результирующей двух сил: внешней F и силы трения скольжения Fтр, величина которой в той или иной мере зависит от скорости скольжения.
На рис. 1. силы Fпок и Fск приложенные к бруску, направлены влево и гасят ускорение бруска, вызываемое силой тяги F направленной вправо.
К пластине А приложены силы Fпок и Fск, направленные вправо. Отметим, что в соответствии с третьим законом Ньютона, на тело А так же действует сила тренияFтр, равная по величине силе трения Fтр, действующей на тело В, но имеющая противоположное ей направление.
Экспериментально показано, что трение покоя и трение скольжения не зависят от площади соприкосновения трущихся тел и оказываются пропорциональными величине силы нормального давления (или весу), прижимающей трущиеся поверхности друг к другу:
Fтр = m ×Fn = m ×N
(где N - сила реакции опоры, N = Fn по модулю и противоположна
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.