Проект по физике: Изучение силы трения скольжения (10 класс)

Тема проекта: Изучение зависимости силы трения скольжения от рода соприкасающихся поверхностей. Цель работы: Экспериментально определить коэффициенты трения для различных материалов и проверить, как качество обработки поверхности влияет на силу трения. Оборудование: 1. Деревянный брусок с крючком. 2. Набор грузов. 3. Динамометр. 4. Поверхности для тестирования: дерево, линолеум, наждачная бумага. Теоретическая часть: Сила трения скольжения возникает при движении одного тела по поверхности другого. Она направлена против движения. Согласно закону Амонтона-Кулона, сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления: \[ F_{тр} = \mu \cdot N \] Где: \( F_{тр} \) — сила трения скольжения (Н); \( \mu \) — коэффициент трения скольжения (безразмерная величина); \( N \) — сила нормальной реакции опоры (Н). Для горизонтальной поверхности сила реакции опоры равна весу тела: \[ N = P = m \cdot g \] Следовательно, коэффициент трения можно вычислить по формуле: \[ \mu = \frac{F_{тр}}{m \cdot g} \] Ход работы: 1. Измерим массу бруска с грузами и вычислим силу тяжести. 2. С помощью динамометра будем равномерно тянуть брусок по каждой из поверхностей. Показание динамометра при равномерном движении равно силе трения. 3. Повторим опыт для трех разных поверхностей. Результаты измерений (примерные данные для тетради): 1. Поверхность: Дерево по дереву. Сила давления \( N = 2 \) Н. Сила трения \( F_{тр} = 0,6 \) Н. Коэффициент трения: \[ \mu_1 = \frac{0,6}{2} = 0,3 \] 2. Поверхность: Дерево по линолеуму. Сила давления \( N = 2 \) Н. Сила трения \( F_{тр} = 0,4 \) Н. Коэффициент трения: \[ \mu_2 = \frac{0,4}{2} = 0,2 \] 3. Поверхность: Дерево по наждачной бумаге. Сила давления \( N = 2 \) Н. Сила трения \( F_{тр} = 1,2 \) Н. Коэффициент трения: \[ \mu_3 = \frac{1,2}{2} = 0,6 \] Вывод: В ходе проекта было установлено, что сила трения существенно зависит от материала и шероховатости поверхностей. Самый высокий коэффициент трения наблюдается у наждачной бумаги из-за сильного зацепления микронеровностей. Знание этих физических принципов крайне важно для отечественной промышленности и машиностроения, например, при создании безопасных дорожных покрытий и эффективных тормозных систем, что способствует технологическому суверенитету нашей страны.