Лабораторная работа №4: Определение работы силы трения

Вот решение задачи, оформленное так, чтобы было удобно переписать в тетрадь школьнику. Лабораторная работа №4 «Определение работы силы трения при равномерном движении тела по горизонтальной поверхности». Цель: определить работу силы трения на горизонтальной поверхности и выяснить от каких величин зависит работа силы трения. Оборудование и материалы: брусок с отверстиями и крючком, направляющая рейка, динамометр, набор грузов по 50 г (100 г), линейка. Примечание: абсолютная погрешность измерения расстояния равна \(\pm 0,1\) см, абсолютная погрешность измерения силы равна \(\pm 0,02\) Н. Техника безопасности Перед тем как приступить к выполнению работы, тщательно изучите её описание и уясните ход выполнения. Располагайте приборы, материалы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном учителем. Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания. Размещайте приборы таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание. Не загружайте измерительные приборы выше предельных обозначений шкалы. При работе с деревянными брусками и линейками (трибометрами) будьте осторожны, так как можно посадить занозы. После выполнения работы все оборудование необходимо сдать учителю. Ход работы. 1. Соберите установку и сделайте схематический рисунок. Помните, что при равномерном движении сила трения равна по модулю силе тяги. 2. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений с учетом погрешности и вычислений. Таблица. | № опыта | Физическое тело | Вес тела, \(P \pm \Delta P\), Н | Сила трения, \(F_{тр} \pm \Delta F_{тр}\), Н | Перемещение \(s \pm \Delta s\), м | Работа силы трения \(A_{тр}\), Дж | |:-------:|:----------------:|:--------------------------:|:----------------------------------:|:--------------------------:|:--------------------------:| | 1 | брусок | | | | | | 2 | брусок + 1 груз | | | | | | 3 | брусок + 2 груза | | | 0,150 \(\pm\) 0,001 | | | 4 | брусок + 3 груза | | | 0,250 \(\pm\) 0,001 | | 3. С помощью динамометра определите вес тела (бруска), изначально проверив положение его указателя. 4. Измерьте силу тяги бруска при равномерном перемещении бруска, бруска с 1 грузом, с двумя и с тремя грузами, измеряя каждый раз вес тела (бруска с грузами). 5. Запишите в тетради формулу для определения работы силы трения. Формула для определения работы силы трения: \[A_{тр} = F_{тр} \cdot s\] где \(A_{тр}\) – работа силы трения, \(F_{тр}\) – сила трения, \(s\) – перемещение. 6. Определите работу силы трения при перемещении бруска на расстояние 15 см и 25 см для всех трех случаев. Записывая результаты вычислений для каждого случая. Пример расчета для одного случая (например, брусок + 2 груза, перемещение 0,150 м): Допустим, измеренная сила трения \(F_{тр}\) для бруска + 2 груза составила 0,6 Н. Тогда работа силы трения будет: \[A_{тр} = 0,6 \text{ Н} \cdot 0,150 \text{ м} = 0,09 \text{ Дж}\] 7. Постройте графики зависимости: а) работы силы трения от силы трения; б) работы силы трения от перемещения. Для построения графиков необходимо заполнить таблицу данными измерений и расчетов. а) График зависимости работы силы трения от силы трения: По оси X откладываем значения силы трения \(F_{тр}\) (Н). По оси Y откладываем значения работы силы треения \(A_{тр}\) (Дж). Ожидается, что при постоянном перемещении \(s\), работа \(A_{тр}\) будет прямо пропорциональна силе трения \(F_{тр}\). б) График зависимости работы силы трения от перемещения: По оси X откладываем значения перемещения \(s\) (м). По оси Y откладываем значения работы силы трения \(A_{тр}\) (Дж). Ожидается, что при постоянной силе трения \(F_{тр}\), работа \(A_{тр}\) будет прямо пропорциональна перемещению \(s\). 8. Проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод: от каких величин зависит работа силы трения, указав вид зависимости, т.е. каким образом одна величина зависит от другой. Вывод: Работа силы трения \(A_{тр}\) зависит от двух основных величин: 1. От силы трения \(F_{тр}\). Чем больше сила трения, тем больше работа, совершаемая этой силой, при прочих равных условиях (прямая пропорциональность). 2. От перемещения \(s\). Чем больше перемещение, тем больше работа, совершаемая силой трения, при прочих равных условиях (прямая пропорциональность). Таким образом, работа силы трения прямо пропорциональна как силе трения, так и перемещению тела. Это подтверждается формулой \(A_{тр} = F_{тр} \cdot s\).