 |
III. Расчет погрешностей расчета коэффициента трения скольжения
|
|
|
|
Абсолютную 
и относительную 
погрешности найденного коэффициента трения скольжения вычислим опираясь на метод вычисления погрешностей при косвенных измерениях. Соответствующие формулы для их вычисления следующие (см. методическое пособие «Обработка результатов физического эксперимента»):
,
(9)
.
Здесь 
- среднее значение времени скольжения бруска для пяти измерений: 
. Величина 
– это абсолютная погрешность измерения времени. Значение вычисляется по формуле прямых однократных измерений: 
. Среднее квадратичное отклонение 
, где в данном случае число опытов 
. Величина коэффициента Стьюдента 
, соответствует числу опытов n и выбранному значению доверительной вероятности 
. Обычно полагаем 
или 
. Значение коэффициента Стьюдента находим по таблице 1 в методическом пособии «Обработка результатов физического эксперимента».
При вычислении погрешностей коэффициента трения, ошибки 
однократно измеренных величин 
взяты равными точностям, с которыми выполнялось измерение этих величин. Т.е. эти ошибки соответственно равны цене деления шкалы соответствующего прибора.
IV. ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ
Трибометр, электронный секундомер, масштабная линейка, разновесы.
V. ЗАДАНИЕ
Определить на трибометре коэффициент трения скольжения для заданных материалов:
1) чугун по стали; 2) пластмасса по стали.
VI. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Тщательно протереть поверхности полозьев 1 и 2 и бруса 3. Брус 3 положить на полозья 1 и 2 той поверхностью, для материала которой определяют коэффициент трения. При этом нить 5 должна быть расположена параллельно направлению полозьев 1 и 2.
2. Включить в сеть тумблером «Вкл» секундомер.
|
|
|
3. Положить на держатель 6 два-три груза из разновеса, подобрав их так, чтобы они приводили в движение брус 3. Записать в таблицу массы груза и держателя.
4. Брус 3 поместить в крайнее положение и зафиксировать стопором 7.
5. Тумблером «Сброс» установить секундомер на нулевое положение.
6. Рукояткой 9 освободить брус 3, включить тем самым секундомер и измерить время движения бруса. Секундомер включается автоматически при освобождении бруса. При этом автоматически замыкается электрическая цепь секундомера (разомкнутая при исходном фиксированном положении бруса 3). Отключается секундомер также автоматически при прохождении бруса через концевой переключатель 10. Брус нажимает на выключатель и тем самым вызывает размыкание электрической цепи и отключение секундомера. Записать в таблицу 2 время прохождения бруса.
7. Измерение времени по пунктам 4-6 повторить 5 раз.
8. Поместить брус 3 на полозья 1, 2 противоположной поверхностью (из другого материала) и повторить опыт по пунктам 4-7. Перед каждым опытом полозья требуется протереть во избежание нанесения на них материала бруса в ходе предшествующих опытов.
9. Включить секундомер тумблером «Вкл».
10. Измерить линейкой с точностью до 1 мм длину пути, пройденного, любой точкой бруса 3 за время t. Результат записать в таблицу.
VII. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
1. Все результаты записать в таблицу 2 (масса m бруса 3 указана на его поверхности).
2. Определить среднее значение времени движения бруса <t> для каждого материала и записать результаты в таблицу.
3. По формуле (8) подсчитать коэффициент трения k, используя результаты измерения <t> для различных материалов.
4. Для одного из материалов бруса определите относительную 
и абсолютную ошибки измерения коэффициента трения, (см. формулы (9)).
Таблица 2
| m (кг) | ||||||||||
| S (м) | ||||||||||
| Материал бруса | ||||||||||
| m1 (кг) | ||||||||||
| № п/п | ||||||||||
| t (с) | ||||||||||
| <t> (с) | ||||||||||
| k |
|
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Сформулируйте законы сухого трения.
2. От чего зависит величина силы трения и как она направлена?
3. Как определяется сила трения и сила нормального давления в данной работе?
4. Каковы физические причины трения?
5. В чем заключается полезная и вредная роль сил трения?
6. Может ли сила трения быть причиной возникновения движения?
7. Найдите величину работы силы трения при скольжении брус по трибометру для одного из опытов, в котором брус касается полозьев чугунной поверхностью. Считая, что выделившееся при этом тепло поровну делится между брусом и полозьями, вычислить увеличение температуры бруса. Брус при расчете считать целиком чугунным. Удельная теплоемкость чугуна составляет 540 Дж/(кг * град).
8. Выведите формулу (9) расчета абсолютной погрешности измерения коэффициента трения скольжения.
9. Решите задачи № 2.83 и 2.85 из «Сборника задач по общему курсу физики» (Волькенштейн В.С. Изд. «Книжный мир». СПБ. 2003.)
ЛИТЕРАТУРА
1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. § 15. Изд. «Лань». СПБ. 2005
2. Яворский Б. М., Пинский А.А. Основы физики, т. I. М.: Наука, 1974. 496 с.
3. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. Изд. «Книжный мир». СПБ. 2003
Лев Петрович Коган
Юрий Петрович Комаров
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ
Методические указания к выполнению лабораторной работы № 3
студентам направлений 140100, 230400.62, 120700.62, 270800.62, 221700.62, 022000.62, 271101, 271101
___________________________________________________
Подписано в печать ______. Формат 60 x 90. 1/16. Бумага газетная. Печать трафаретная. Уч. изд. л. ____. Усл. печ. л. ____. Тираж 150 экз. Заказ № ____
_____________________________________________________________________________
Федеральное агентство по образованию.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный строительный университет»
603950, Н. Новгород, Ильинская, 65.
Полиграфцентр ННГАСУ, 603950 Н.Новгород, Ильинская, 65.
|
|
|
