หากบล็อกถูกดึงด้วยไดนาโมมิเตอร์ที่ความเร็วคงที่ ไดนาโมมิเตอร์จะแสดงโมดูลัสของแรงเสียดทานแบบเลื่อน (F tr) ในกรณีนี้ แรงยืดหยุ่นของสปริงไดนาโมมิเตอร์จะรักษาสมดุลของแรงเสียดทานแบบเลื่อน
ในทางกลับกัน แรงเสียดทานแบบเลื่อนขึ้นอยู่กับแรงของปฏิกิริยาปกติของตัวรองรับ (N) ซึ่งเกิดขึ้นจากการกระทำของน้ำหนักตัว ยิ่งน้ำหนักมากเท่าใด แรงของปฏิกิริยาปกติก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และ ยิ่งแรงปฏิกิริยาปกติมากเท่าใด แรงเสียดทานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น. มีความสัมพันธ์ตามสัดส่วนโดยตรงระหว่างแรงเหล่านี้ ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยสูตร:
นี่μคือ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน. มันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าแรงเสียดทานแบบเลื่อนนั้นขึ้นอยู่กับแรงของปฏิกิริยาปกติ (หรือใคร ๆ ก็สามารถพูดได้ว่าขึ้นอยู่กับน้ำหนักของร่างกาย) ว่ามันประกอบเป็นสัดส่วนเท่าใด ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเป็นปริมาณไร้มิติ สำหรับพื้นผิวคู่ต่างๆ μ มีค่าต่างกัน
ตัวอย่างเช่น วัตถุที่เป็นไม้เสียดสีกันโดยมีค่าสัมประสิทธิ์ 0.2 ถึง 0.5 (ขึ้นอยู่กับประเภทของพื้นผิวไม้) ซึ่งหมายความว่าหากแรงปฏิกิริยาปกติของส่วนรองรับคือ 1 N ดังนั้นในระหว่างการเคลื่อนไหว แรงเสียดทานแบบเลื่อนอาจมีค่าตั้งแต่ 0.2 N ถึง 0.5 N
จากสูตร F tr = μN ตามมาว่าเมื่อทราบแรงเสียดทานและปฏิกิริยาปกติคุณสามารถกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสำหรับพื้นผิวใดก็ได้:
ความแรงของปฏิกิริยาพื้นดินปกติขึ้นอยู่กับน้ำหนักตัว มันเท่ากับมันในโมดูลัส แต่มีทิศทางตรงกันข้าม น้ำหนักตัว (P) สามารถคำนวณได้โดยการรู้มวลกาย ดังนั้น หากเราไม่คำนึงถึงธรรมชาติของเวกเตอร์ของปริมาณ เราสามารถเขียนได้ว่า N = P = mg จากนั้นหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานตามสูตร:
μ = F tr / (มก.)
ตัวอย่างเช่น หากทราบว่าแรงเสียดทานของร่างกายที่มีน้ำหนัก 5 กิโลกรัมที่เคลื่อนที่บนพื้นผิวเท่ากับ 12 นิวตัน จึงสามารถหาค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีได้: μ = 12 N / (5 กก. ∙ 9.8 N/kg) = 12 นิวตัน / 49 นิวตัน กลับไปยัง 0.245
(บทเรียนวันหยุดสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 8–9)
- การเปิดใช้งานกิจกรรมทางจิตของนักเรียน
- การก่อตัวของความสามารถทั่วไปในการดำเนินการวัดทางกายภาพ
- การก่อตัวของความสามารถทั่วไปในการดำเนินการตรวจสอบการทดลองกฎทางกายภาพ
- การก่อตัวของความสามารถในการจัดระบบผลลัพธ์ที่ได้รับในรูปแบบของตารางความสามารถในการสรุปผลจากการทดลอง
การจัดสัมมนาเชิงปฏิบัติการ: นักเรียนทุกคนที่เข้าร่วมการประชุมเชิงปฏิบัติการจะแบ่งออกเป็นกลุ่ม นักเรียนแต่ละกลุ่มจะได้รับงานพร้อมคำอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับงาน
เมื่อทำงานเสร็จแล้วนักศึกษาจะต้องเขียนรายงาน รายงานประกอบด้วยตาราง การคำนวณค่าที่ต้องการและข้อผิดพลาด และข้อสรุปเกี่ยวกับงาน
ความคืบหน้า
I. คำกล่าวเปิดงานของอาจารย์:
หากคุณวางบล็อกบนพื้นผิวแนวนอนและใช้แรงเพียงพอในทิศทางแนวนอน บล็อกนั้นจะเริ่มเคลื่อนที่ จะเห็นได้ง่ายว่าในกรณีนี้ แรงสี่แรงกระทำต่อบล็อก: ในทิศทางแนวตั้ง – แรงโน้มถ่วง P และแรงปฏิกิริยาของแนวรับ Q ซึ่งมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม ในทิศทางแนวนอน – แรงดึง เอฟและทิศทางตรงกันข้ามของแรงเสียดทาน เอฟเอ็มพี.
เพื่อให้บล็อกเคลื่อนที่สม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง โมดูลัสของแรงดึงจะต้องเท่ากับโมดูลัสของแรงเสียดทาน
วิธีการวัดแรงเสียดทานจะขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ควรใช้แรงดึงกับบล็อกซึ่งจะรักษาการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอของร่างกายนี้ แรงดึงนี้ใช้เพื่อกำหนดโมดูลัสแรงเสียดทาน
ครั้งที่สอง การประชุมเชิงปฏิบัติการ
การมอบหมายให้กลุ่ม I
กำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนเมื่อบล็อกเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวโต๊ะแนวนอน
อุปกรณ์: ไทรโบมิเตอร์, ไม้บรรทัดไม้, บล็อกไม้ที่มีสามรู; ไดนาโมมิเตอร์; ชุดตุ้มน้ำหนักเชิงกล
สั่งงาน .
- คำนวณค่าของการแบ่งสเกลไดนาโมมิเตอร์
- วัดน้ำหนักของบล็อกโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ บันทึกผลการวัดน้ำหนักลงในตาราง
- วัดแรงเสียดทานของการเลื่อนของบล็อกด้วยตุ้มน้ำหนักบนโต๊ะ ในการดำเนินการนี้ ให้ย้ายบล็อกที่มีน้ำหนักเท่าๆ กันไปทั่วโต๊ะโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์
- บันทึกผลการวัดลงในตาราง
- การโหลดบล็อกด้วยน้ำหนักหนึ่ง สอง หรือสามน้ำหนัก วัดแรงเสียดทานในแต่ละกรณี ป้อนข้อมูลลงในตาราง
- คำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน
- ตรวจสอบข้อผิดพลาดของเครื่องมือของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
- วาดข้อสรุป
เป็นเรื่องง่ายที่จะตรวจสอบว่าในกรณีที่วัตถุเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวแนวนอน แรงกดปกติจะเท่ากับแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุนี้: ยังไม่มีข้อความ=ป. สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถคำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานได้:
ราคาแบ่งสเกลไดนาโมมิเตอร์ c.d. = 0.1 น.
1. เรากำหนดน้ำหนักของบล็อกและโหลดโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์และบันทึกไว้ในตาราง
2. โดยการเคลื่อนย้ายบล็อกอย่างสม่ำเสมอไปตามไม้บรรทัดไม้ เราได้กำหนดแรงฉุดซึ่งเท่ากับแรงเสียดทาน เราบันทึกมูลค่าของมันไว้ในตาราง
3. เรากำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสำหรับการวัดแรงเสียดทานแต่ละครั้ง และป้อนลงในตาราง
4. กำหนดข้อผิดพลาดในการวัดสำหรับแต่ละค่าของสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
1. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคือ 0.2
2. ข้อผิดพลาดในการวัดด้วยเครื่องมือคือ 0.06
3. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนระหว่างการเคลื่อนไหวร่วมกันของร่างกายไปตามพื้นผิวของโต๊ะเป็นค่าคงที่ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับแรงกดปกติ
2. เปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต การเลื่อน และการหมุน วาดข้อสรุป
อุปกรณ์:ไดนาโมมิเตอร์, บล็อกไม้, ตุ้มน้ำหนักพร้อมตะขอสองอัน - 2 ชิ้น, ดินสอกลม - 2 ชิ้น
ลำดับงาน.
2. วัดน้ำหนักของบล็อกด้วยโหลดสองตัวโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ เขียนผลการวัดน้ำหนักลงในสมุดบันทึกของคุณ
3. วัดแรงเสียดทานสถิตสูงสุดของบล็อกบนโต๊ะ ในการดำเนินการนี้ ให้วางบล็อกไว้บนโต๊ะและวางตุ้มน้ำหนักสองอันไว้บนบล็อก ติดไดนาโมมิเตอร์เข้ากับบล็อกและตั้งบล็อกโดยให้ตุ้มน้ำหนักเคลื่อนที่ บันทึกการอ่านไดนาโมมิเตอร์ที่สอดคล้องกับจุดเริ่มต้นของการเคลื่อนที่ของบล็อก
4. วัดแรงเสียดทานของการเลื่อนของบล็อกด้วยตุ้มน้ำหนักบนโต๊ะ ในการดำเนินการนี้ ให้ย้ายบล็อกที่มีน้ำหนักเท่าๆ กันไปทั่วโต๊ะโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ เขียนผลลัพธ์ของการวัดแรงลงในสมุดบันทึกของคุณ
5. วัดแรงเสียดทานของการกลิ้งบล็อกบนโต๊ะ ในการดำเนินการนี้ ให้วางบล็อกที่มีน้ำหนัก 2 อันไว้บนดินสอกลม 2 แท่ง แล้วเคลื่อนบล็อกให้เท่ากันทั่วทั้งโต๊ะโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ เขียนผลลัพธ์ของการวัดแรงลงในสมุดบันทึกของคุณ
6. สรุปว่าพลังใดยิ่งใหญ่กว่า:
ก) น้ำหนักตัวหรือแรงเสียดทานสถิตสูงสุด?
b) แรงเสียดทานสถิตสูงสุดหรือแรงเสียดทานแบบเลื่อน?
c) แรงเสียดทานแบบเลื่อนหรือแรงเสียดทานแบบหมุน?
7. เปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต แรงเสียดทานจากการเลื่อน และแรงเสียดทานจากการกลิ้ง
ก) น้ำหนักของร่างกายมากกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุด
b) แรงเสียดทานสถิตสูงสุดมากกว่าแรงเสียดทานแบบเลื่อน
c) แรงเสียดทานแบบเลื่อนมีค่ามากกว่าแรงเสียดทานแบบหมุน
ง) ด้วยน้ำหนักตัวที่คงที่ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะมีค่าต่ำสุดเมื่อตัวรถกำลังกลิ้ง และค่าสูงสุดเมื่ออยู่นิ่ง
3. กำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนเมื่อบล็อกเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวยาง แถบไม้ที่ไม่ขัดเงา หรือกระดาษทราย
อุปกรณ์: ไดนาโมมิเตอร์, บล็อกไม้, ตุ้มน้ำหนักพร้อมตะขอสองอัน - 2 ชิ้น, เสื่อน้ำมัน, แถบไม้ไม่ขัด, กระดาษทราย
ลำดับงาน.
1. คำนวณค่าของการแบ่งสเกลไดนาโมมิเตอร์
2. วัดน้ำหนักของบล็อกโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ บันทึกผลการวัดน้ำหนักลงในตาราง
3. วัดแรงเสียดทานของการเลื่อนของบล็อกด้วยน้ำหนักบนพื้นผิวยาง ไม้บรรทัดไม้ที่ไม่ได้ขัด และบนพื้นผิวของกระดาษทราย ในการดำเนินการนี้ ให้ย้ายบล็อกที่มีน้ำหนักเท่าๆ กันไปทั่วโต๊ะโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ บันทึกผลการวัดลงในตาราง
4. คำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน
5. หาข้อสรุป
ค่าการแบ่งสเกลไดนาโมมิเตอร์ c.d = 0.1 N
1. แรงเสียดทาน:
ก) ขึ้นอยู่กับประเภทของพื้นผิวที่ถู
b) ขึ้นอยู่กับความหยาบของพื้นผิวที่ถู
c) ยิ่งความขรุขระของพื้นผิวมากเท่าใด ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
2. วิธีเพิ่มหรือลดแรงเสียดทานแบบเลื่อน:
เพิ่มขึ้น: เพิ่มความหยาบของพื้นผิวที่ถู เทอนุภาค (ขี้เลื่อย ขี้เลื่อย ทราย) ระหว่างพื้นผิวที่ถู
ลด: การบด, ขัดพื้นผิวที่ถู, การทาสารหล่อลื่น
การมอบหมายงานกลุ่ม ครั้งที่สอง
การวัดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนโดยใช้ระนาบเอียง
อุปกรณ์: ไม้บรรทัดไม้จากไทรโบมิเตอร์ บล็อกไม้ ไม้บรรทัดวัด ขาตั้ง
สั่งงาน.
1. ใช้ขาตั้งกล้อง ยึดไม้บรรทัดให้ทำมุมกับโต๊ะ
2. วางบล็อกไว้บนไม้บรรทัดไม้ที่ยึดเป็นมุม
3. โดยการเปลี่ยนมุมเอียงของไม้บรรทัด ให้หามุมสูงสุดที่บล็อกยังคงอยู่
4. วัดความยาวของฐานไม้บรรทัดและความสูงของไม้บรรทัด
5. คำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนของไม้บนไม้โดยใช้สูตร:
6. คำนวณข้อผิดพลาดในการวัด
7. บทสรุป.
ข้อมูลการทดลอง
เราวัดความสูงของส่วนยกและความยาวของฐานไม้บรรทัด
1. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคือ 0.3
2. ข้อผิดพลาดในการวัดคือ 0.0016
2.การวัด ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนผ่านการพลิกคว่ำของบล็อก
อุปกรณ์: บล็อกไม้, ไม้บรรทัดไม้จากไทรโบมิเตอร์, ด้าย, ไม้บรรทัดนักเรียน
ลำดับงาน.
เหตุผลทางทฤษฎี: วางบล็อกที่มีด้ายผูกติดกับขอบยาวบนพื้นผิวแนวนอนของโต๊ะแล้วดึงโดยใช้ด้าย หากด้ายยึดไว้ต่ำเหนือพื้นผิวโต๊ะ บล็อกจะเลื่อน ที่ความสูงระดับหนึ่ง h ของจุด A ของการยึดด้าย แรงดึงของด้าย F จะพลิกกลับบล็อก
สภาวะสมดุลสำหรับกรณีนี้สัมพันธ์กับจุด - มุมพลิกคว่ำ:
Fh – มก./2 = 0;
ตามกฎข้อที่ 2 ของนิวตัน: F – Ftr = 0;
กำลังประมวลผลผลลัพธ์
4. หาข้อสรุป
การคำนวณเชิงทดลอง
ก = 45 ± 1 มม. ชม.= 80 ± 1 มม.
1. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคือ 0.28
2. ข้อผิดพลาดในการวัดด้วยเครื่องมือคือ 0.0098
3.การวัด ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนโดยใช้ดินสอ
อุปกรณ์:ดินสอ, ไม้บรรทัดไม้จากไทรโบมิเตอร์, ไม้บรรทัดนักเรียน
ลำดับงาน.
เหตุผลทางทฤษฎี: วางดินสอในแนวตั้งบนโต๊ะ กด เอียง และสังเกตรูปแบบการตก ที่มุมเอียงเล็กน้อยในแนวตั้ง ดินสอจะไม่ลื่นเมื่อเทียบกับพื้นผิวโต๊ะ โดยไม่คำนึงถึงขนาดของแรงที่กดกับโต๊ะ การเลื่อนเริ่มต้นจากมุมวิกฤตที่แน่นอน ขึ้นอยู่กับแรงเสียดทาน
เราเขียนกฎข้อที่สองของนิวตันในการฉายภาพลงบนแกนพิกัดที่มุมเอียงเท่ากับแกนวิกฤต (เราละเลยแรงโน้มถ่วง mg ที่กระทำต่อดินสอเมื่อเปรียบเทียบกับแรง F ขนาดใหญ่)
กำลังประมวลผลผลลัพธ์:
1. คำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนระหว่างไม้กับไม้โดยใช้สูตร
2. กำหนดข้อผิดพลาดในการวัด
3. เขียนคำตอบที่ได้รับโดยคำนึงถึงข้อผิดพลาดในการวัด
4. หาข้อสรุป
การคำนวณเชิงทดลอง
1. การประมวลผลผลลัพธ์
α = 30 0 ,
µ= สีแทน α = ไซนา/โคซา
1. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเท่ากับ 0.58
สาม. สรุปการประชุมเชิงปฏิบัติการ:
แรงเสียดทานแบบเลื่อนขึ้นอยู่กับ:
ก) จากประเภทของพื้นผิวที่ถู
b) จากความหยาบของพื้นผิวที่ถู
c) แปรผันตรงกับแรงกด
d) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนระหว่างการเคลื่อนที่ร่วมกันของร่างกายบนพื้นผิวเป็นค่าคงที่ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับแรงกดปกติ
จ) ยิ่งความขรุขระของพื้นผิวมากเท่าใด ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 3 “การวัด ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน"
วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อค้นหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของบล็อกไม้ที่เลื่อนไปตามไม้บรรทัดไม้โดยใช้สูตร F tr = = μР การใช้ไดนาโมมิเตอร์จะกำหนดแรงที่จำเป็นในการดึงบล็อกที่มีโหลดบนพื้นผิวแนวนอนเพื่อให้เคลื่อนที่ได้ปานกลาง แรงนี้มีขนาดเท่ากันกับแรงเสียดทาน F tr ที่กระทำต่อบล็อก เมื่อใช้ไดนาโมมิเตอร์ตัวเดียวกัน คุณสามารถค้นหาน้ำหนักของบล็อกพร้อมโหลดได้ น้ำหนักนี้มีหน่วยเป็นโมดูลัสเท่ากับแรงกดปกติ N ของบล็อกบนพื้นผิวที่เลื่อน เมื่อพิจารณาค่าของแรงเสียดทานที่ค่าต่าง ๆ ของแรงกดธรรมดาในลักษณะนี้คุณจะต้องสร้างกราฟของการพึ่งพา F tr บน P และ หาค่าเฉลี่ย ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน(ดูงานหมายเลข 2)
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน - ฟิสิกส์ในการทดลองและการทดลอง
อุปกรณ์ตรวจวัดหลักในงานนี้คือไดนาโมมิเตอร์ ไดนาโมมิเตอร์มีข้อผิดพลาด Δ d =0.05 N ซึ่งเท่ากับข้อผิดพลาดในการวัดหากตัวชี้ตรงกับเส้นสเกล หากตัวชี้ไม่ตรงกับเส้นมาตราส่วนในระหว่างกระบวนการวัด (หรือผันผวน) ข้อผิดพลาดในการวัดแรงจะเท่ากับ ΔF = 0.1 N
เครื่องมือวัด: ไดนาโมมิเตอร์
วัสดุ: 1) บล็อกไม้; 2) ไม้บรรทัดไม้; 3) ชุดตุ้มน้ำหนัก
ลำดับงาน.
1. วางบล็อกไว้บนไม้บรรทัดไม้แนวนอน วางน้ำหนักบนบล็อก
2. เมื่อติดไดนาโมมิเตอร์เข้ากับบล็อกแล้ว ให้ดึงไปตามไม้บรรทัดให้ปานกลางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในเวลาเดียวกัน ให้วัดการอ่านไดนาโมมิเตอร์
3. ชั่งน้ำหนักบล็อกและน้ำหนัก
4. เพิ่มน้ำหนักที่ 2 และ 3 ให้กับน้ำหนักแรก แต่ละครั้งจะชั่งน้ำหนักบล็อกและตุ้มน้ำหนักและวัดแรงเสียดทาน
จากผลการวัดให้กรอกตาราง:
5. จากผลการวัด ให้พล็อตการพึ่งพาแรงเสียดทานกับแรงกด และใช้หาค่าเฉลี่ย ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานμ avg (ดูงานที่ 2)
6. คำนวณค่าความผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดในการวัดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน เพราะ.
(ดูสูตร (1) ของงานหมายเลข 2)
จากสูตร (1) ตามมาว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานถูกวัดโดยมีข้อผิดพลาดมากกว่าในการทดลองด้วยโหลดเดียว (เพราะในกรณีนี้ตัวส่วนจะมีค่าน้อยกว่า)
7. ค้นหาข้อผิดพลาดที่แน่นอน
และเขียนคำตอบเป็น:
จำเป็นต้องค้นหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนของท่อนไม้ที่เลื่อนไปตามไม้บรรทัดไม้
แรงเสียดทานแบบเลื่อน
โดยที่ N คือปฏิกิริยาสนับสนุน μ - ร่วม
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน โดยที่ μ=F tr /N;
โมดูลัสของแรงเสียดทานเท่ากับแรงที่พุ่งขนานไปกับพื้นผิวเลื่อนซึ่งจำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ของบล็อกอย่างสม่ำเสมอพร้อมกับโหลด โมดูลัสของปฏิกิริยาของส่วนรองรับเท่ากับน้ำหนักของบล็อกพร้อมกับโหลด แรงทั้งสองวัดโดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ของโรงเรียน เมื่อเคลื่อนบล็อกไปตามไม้บรรทัด สิ่งสำคัญคือต้องมีการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอ เพื่อให้การอ่านไดนาโมมิเตอร์ไม่เปลี่ยนแปลงและสามารถค้นหาได้แม่นยำยิ่งขึ้น
น้ำหนักของบล็อกพร้อมโหลด R, N.
มาคำนวณข้อผิดพลาดสัมพันธ์กัน:
จะเห็นได้ว่าจะมีข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ขนาดใหญ่ในการทดสอบที่มีโหลดขั้นต่ำเพราะว่า ตัวส่วนมีขนาดเล็กกว่า
ลองคำนวณข้อผิดพลาดสัมบูรณ์กัน
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อนที่ได้รับจากการทดลองสามารถเขียนได้เป็น: μ = 0.35 ± 0.05
เลือกด้วยเมาส์แล้วกด CTRL ENTER
ขอบคุณมากสำหรับทุกคนที่ช่วยทำให้เว็บไซต์ดีขึ้น! =)
บทคัดย่อ
วิธีค้นหาความแข็งแกร่ง แรงเสียดทานแบบเลื่อนสูตรแรงเสียดทาน สูตรแรงเสียดทาน มันมีอยู่เสมอเพราะไม่มีวัตถุใดที่เรียบเนียนอย่างสมบูรณ์ หาแรงเสียดทาน. วิธีหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน การหาแรงเสียดทาน สูตรแรงเสียดทาน ชิ้นส่วนรถยนต์ที่ไม่มีการหล่อลื่นมาก่อน หา แรงเสียดทาน, ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน แรงเสียดทาน แรงเสียดทานจะอยู่ที่ประมาณแรงเช่นเดียวกับในเกือบทุกกรณี แรงเสียดทานแบบเลื่อนสามารถ. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคืออะไร ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคืออะไร? หากเราแสดงน้ำหนักของวัตถุเป็น N และค่าสัมประสิทธิ์ของ FRICTION m ส่วนที่เหลือจะเป็นตัวกำหนดแรง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน Etu บังคับจำเป็นต้องเอาชนะความหนาต่างๆ - อย่างไร งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 3 “การวัดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน GDZ สำหรับงานห้องปฏิบัติการหมายเลข 3 “การวัดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานให้ได้มากที่สุด บังคับแรงเสียดทาน คำตอบ | แล็บ. การหาค่าสัมประสิทธิ์ แรงเสียดทานเหมือนการใช้ไม้บรรทัด แรงโน้มถ่วงในทิศทาง หากไม่มีความขัดแย้งก็ดูเหมือนว่าเรากำลังคำนึงถึง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเราคำนวณแรงตั้งฉาก f
การเลื่อน: Ftr = mN โดยที่ m คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อน N คือแรงปฏิกิริยารองรับ N สำหรับวัตถุที่เลื่อนไปตามระนาบแนวนอน N = G = mg โดยที่ G คือน้ำหนักของร่างกาย N; ม. – น้ำหนักตัว, กก.; g – ความเร่งในการตกอย่างอิสระ, m/s2 ค่าของสัมประสิทธิ์ไร้มิติ m สำหรับคู่ของวัสดุที่กำหนดจะแสดงไว้ในหนังสืออ้างอิง รู้จักมวลของร่างกายและวัสดุสองสามอย่าง เลื่อนสัมพันธ์กัน จงหาแรงเสียดทาน
กรณีที่ 2 พิจารณาร่างกายที่เลื่อนไปตามพื้นผิวแนวนอนและเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอ แรงสี่แรงที่กระทำต่อมัน: แรงที่ทำให้ร่างกายเคลื่อนที่ แรงโน้มถ่วง แรงปฏิกิริยารองรับ และแรงเสียดทานแบบเลื่อน เนื่องจากพื้นผิวอยู่ในแนวนอน แรงปฏิกิริยาของส่วนรองรับและแรงโน้มถ่วงจึงถูกชี้ไปในแนวเส้นตรงเดียวกันและปรับสมดุลซึ่งกันและกัน การกระจัดอธิบายได้ด้วยสมการ: Fdv - Ftr = ma; โดยที่ Fdv เป็นโมดูลของแรงที่ทำให้ร่างกายเคลื่อนไหว N; Ftr – โมดูลแรงเสียดทาน, N; ม. – น้ำหนักตัว, กก.; a – ความเร่ง, m/s2 เมื่อทราบค่าของมวล ความเร่งของร่างกาย และแรงที่กระทำต่อมวลนั้น ให้ค้นหาแรงเสียดทาน หากไม่ได้ระบุค่าเหล่านี้โดยตรงให้ดูว่ามีข้อมูลอยู่ในสภาพที่สามารถหาค่าเหล่านี้ได้หรือไม่
ตัวอย่างปัญหาที่ 1: บล็อกมวล 5 กก. ที่วางอยู่บนพื้นผิวต้องรับแรง 10 นิวตัน ผลที่ได้คือ บล็อกจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอและผ่าน 10 ใน 10 จงหาแรงเสียดทานของการเลื่อน
สมการการเคลื่อนที่ของบล็อกคือ: Fdv - Ftr = ma เส้นทางของวัตถุสำหรับการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอนั้นถูกกำหนดโดยความเท่าเทียมกัน: S = 1/2at^2 จากตรงนี้ คุณสามารถกำหนดความเร่งได้: a = 2S/t^2 แทนเงื่อนไขเหล่านี้: a = 2*10/10^2 = 0.2 m/s2 ตอนนี้หาผลลัพธ์ของแรงทั้งสอง: ma = 5*0.2 = 1 N คำนวณแรงเสียดทาน: Ftr = 10-1 = 9 N
กรณีที่ 3 ถ้าวัตถุบนพื้นผิวแนวนอนอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่สม่ำเสมอ ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน แรงจะอยู่ในสภาวะสมดุล: Ftr = Fdv
ตัวอย่างของปัญหา 2: ได้รับแจ้งบล็อกมวล 1 กิโลกรัมที่วางอยู่บนพื้นผิวเรียบ ซึ่งส่งผลให้มันเคลื่อนที่ไป 10 เมตรใน 5 วินาทีแล้วหยุด กำหนดแรงเสียดทานของการเลื่อน
ดังตัวอย่างแรก แรงเลื่อนของบล็อกได้รับผลกระทบจากแรงเคลื่อนที่และแรงเสียดทาน จากผลกระทบนี้ร่างกายจึงหยุดลงเช่น ความสมดุลมา สมการการเคลื่อนที่ของบล็อก: Ftr = Fdv หรือ: N*m = แม่ บล็อกเลื่อนด้วยความเร่งสม่ำเสมอ คำนวณความเร่งคล้ายกับโจทย์ 1: a = 2S/t^2 แทนค่าของปริมาณจากเงื่อนไข: a = 2*10/5^2 = 0.8 m/s2 ตอนนี้หาแรงเสียดทาน: Ftr = ma = 0.8*1 = 0.8 N
กรณีที่ 4 วัตถุที่เลื่อนไปตามระนาบเอียงอย่างเป็นธรรมชาติจะถูกกระทำโดยแรง 3 แรง ได้แก่ แรงโน้มถ่วง (G) แรงปฏิกิริยารองรับ (N) และแรงเสียดทาน (Ftr) แรงโน้มถ่วงสามารถเขียนได้ในรูปแบบต่อไปนี้: G = mg, N โดยที่ m คือน้ำหนักตัว kg; g – ความเร่งในการตกอย่างอิสระ, m/s2 เนื่องจากแรงเหล่านี้ไม่ได้พุ่งไปตามเส้นตรงเส้นเดียว ดังนั้นให้เขียนสมการการเคลื่อนที่ในรูปเวกเตอร์
เมื่อบวกแรง N และ mg ตามกฎสี่เหลี่ยมด้านขนาน คุณจะได้แรงลัพธ์ F' จากรูปเราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: N = mg*cosα; F’ = มก.*ซินα โดยที่ α คือมุมเอียงของระนาบ แรงเสียดทานสามารถเขียนได้ด้วยสูตร: Ftr = m*N = m*mg*cosα สมการของการเคลื่อนที่จะอยู่ในรูปแบบ: F’-Ftr = ma หรือ: Ftr = mg*sinα-ma
กรณีที่ 6 ร่างกายเคลื่อนที่สม่ำเสมอไปตามพื้นผิวเอียง ซึ่งหมายความว่าตามกฎข้อที่สองของนิวตัน ระบบจะอยู่ในสภาวะสมดุล หากการเลื่อนเกิดขึ้นเอง การเคลื่อนไหวของร่างกายจะเป็นไปตามสมการ: mg*sinα = Ftr
หากมีการใช้แรงเพิ่มเติม (F) กับร่างกาย เพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอ การแสดงออกของการเคลื่อนที่จะมีรูปแบบ: mg*sinα–Ftr-F = 0 จากที่นี่ ให้หาแรงเสียดทาน: Ftr = mg*sinα- เอฟ
คำนิยาม
แรงเสียดทานเรียกว่าแรงที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ (หรือพยายามเคลื่อนที่) วัตถุ และเป็นผลจากการต้านทานการเคลื่อนไหวของสิ่งแวดล้อมหรือวัตถุอื่น
แรงเสียดทานเกิดขึ้นเมื่อวัตถุที่สัมผัสกัน (หรือชิ้นส่วน) เคลื่อนที่สัมพันธ์กัน ในกรณีนี้แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ของวัตถุที่สัมผัสกันเรียกว่าภายนอก แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างส่วนต่างๆ ของวัตถุที่เป็นของแข็ง (แก๊ส ของเหลว) เรียกว่าภายใน
แรงเสียดทานเป็นเวกเตอร์ที่มีทิศทางตามแนวเส้นสัมผัสกับพื้นผิวที่เสียดสี (ชั้น) ยิ่งไปกว่านั้น แรงนี้มุ่งตรงไปที่การต่อต้านการกระจัดของพื้นผิว (ชั้นต่างๆ) เหล่านี้ ดังนั้น หากของเหลวสองชั้นเคลื่อนที่ทับกันในขณะที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกัน แรงที่กระทำต่อชั้นที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าจะหันไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ แรงที่กระทำต่อชั้นซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำกว่าจะพุ่งไปตามการเคลื่อนที่
ประเภทของแรงเสียดทาน
แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวของของแข็งเรียกว่าแห้ง มันเกิดขึ้นไม่เพียงแต่เมื่อพื้นผิวเลื่อนเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นเมื่อพยายามทำให้พื้นผิวเคลื่อนที่ด้วย ในกรณีนี้จะเกิดแรงเสียดทานสถิตขึ้น แรงเสียดทานภายนอกที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่เรียกว่าจลนศาสตร์
กฎของแรงเสียดทานแบบแห้งบอกว่าแรงสูงสุดของแรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานแบบเลื่อนไม่ได้ขึ้นอยู่กับพื้นที่ของพื้นผิวสัมผัสของวัตถุที่สัมผัสกันซึ่งมีแรงเสียดทาน แรงเหล่านี้เป็นสัดส่วนกับโมดูลัสของแรงกดปกติ (N) ซึ่งกดทับพื้นผิวที่ถู:
โดยที่ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานไร้มิติ (พักหรือเลื่อน) ค่าสัมประสิทธิ์นี้ขึ้นอยู่กับลักษณะและสภาพของพื้นผิวของตัวถู เช่น ความหยาบ ถ้าแรงเสียดทานเกิดขึ้นเนื่องจากการเลื่อน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะเป็นฟังก์ชันของความเร็ว บ่อยครั้งแทนที่จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีจะใช้มุมเสียดสีซึ่งเท่ากับ:
มุมนี้เท่ากับมุมเอียงต่ำสุดของระนาบถึงขอบฟ้าซึ่งร่างกายที่นอนอยู่บนระนาบนี้เริ่มเลื่อนภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง
กฎแห่งแรงเสียดทานนั้นถือว่าแม่นยำกว่าซึ่งคำนึงถึงแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของร่างกายที่อยู่ภายใต้แรงเสียดทาน:
โดยที่ S คือพื้นที่สัมผัสทั้งหมดของร่างกาย p 0 คือแรงกดดันเพิ่มเติมที่เกิดจากแรงดึงดูดของโมเลกุลและเป็นค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่แท้จริง
แรงเสียดทานระหว่างของแข็งกับของเหลว (หรือก๊าซ) เรียกว่าความหนืด (ของเหลว) แรงเสียดทานที่มีความหนืดจะเท่ากับศูนย์หากความเร็วของการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวัตถุกลายเป็นศูนย์
เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ในของเหลวหรือก๊าซ แรงต้านทานของตัวกลางจะปรากฏขึ้น ซึ่งอาจมากกว่าแรงเสียดทานอย่างมาก ขนาดของแรงเสียดทานแบบเลื่อนขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด และสภาพของพื้นผิวของร่างกาย ความเร็วของร่างกายสัมพันธ์กับตัวกลาง และความหนืดของตัวกลาง ที่ความเร็วไม่สูงมาก แรงเสียดทานจะคำนวณโดยใช้สูตร:
โดยที่เครื่องหมายลบหมายความว่าแรงเสียดทานมีทิศทางตรงข้ามกับทิศทางของเวกเตอร์ความเร็ว เมื่อความเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุในตัวกลางที่มีความหนืดเพิ่มขึ้น กฎเชิงเส้น (4) จะกลายเป็นกำลังสอง:
ค่าสัมประสิทธิ์และจะขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด สถานะของพื้นผิวของวัตถุ และความหนืดของตัวกลางอย่างมีนัยสำคัญ
นอกจากนี้ ยังมีความโดดเด่นของแรงเสียดทานจากการกลิ้ง จากการประมาณแรก แรงเสียดทานจากการกลิ้งจะคำนวณโดยใช้สูตร:
โดยที่ k คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการกลิ้งซึ่งมีมิติของความยาวและขึ้นอยู่กับวัสดุของวัตถุที่สัมผัสและคุณภาพของพื้นผิวเป็นต้น N คือแรงดันปกติ r คือรัศมีของตัวกลิ้ง
หน่วยแรงเสียดทาน
หน่วยพื้นฐานของการวัดแรงเสียดทาน (เช่นเดียวกับแรงอื่นๆ) ในระบบ SI คือ: [P]=H
ใน GHS: [P]=din
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง
ออกกำลังกาย.วัตถุขนาดเล็กวางอยู่บนดิสก์แนวนอน ดิสก์หมุนรอบแกนที่ผ่านจุดศูนย์กลางซึ่งตั้งฉากกับระนาบด้วยความเร็วเชิงมุม ร่างกายสามารถอยู่ในสมดุลจากศูนย์กลางของดิสก์ได้เท่าใดหากค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างดิสก์และร่างกายเท่ากับ ?
สารละลาย.ให้เราอธิบายในรูปที่ 1 แรงที่จะกระทำต่อวัตถุที่วางอยู่บนจานหมุน
ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน เรามี:
ในการฉายภาพบนแกน Y จากสมการ (1.1) เราได้รับ:
ในการฉายภาพบนแกน X เรามี:
โดยที่ความเร่งในการเคลื่อนที่ของวัตถุขนาดเล็กมีขนาดเท่ากับองค์ประกอบปกติของความเร่งรวม เราพบพลังแห่งการพักผ่อนดังนี้:
เราคำนึงถึงนิพจน์ (1.2) จากนั้นเราก็มี:
ให้เราถือเอาทางด้านขวาของนิพจน์ (1.3) และ (1.5):
โดยที่วัตถุขนาดเล็ก (เนื่องจากวางอยู่บนดิสก์) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับ
