Коэффициент трения покоя по критическому углу
Наклоняйте модель наклонной плоскости до начала скольжения; фиксируйте критический угол θ, по нескольким опытам находите μ_s ≈ tan θ и сравните с эталоном.
Цель работы
Оценить коэффициент трения покоя μ_s между блоком и плоскостью, найдя критический угол наклона, при котором начинается скольжение, и используя соотношение μ_s ≈ tan θ.
Оборудование
- Деревянный блок на шероховатой плоскости
- Шкала угла (ползунок)
- Модель шума угломера
Теория
На шероховатой наклонной в предельном равновесии проекция силы тяжести вдоль плоскости равна максимальному трению покоя: mg sin θ = μ_s mg cos θ, откуда μ_s = tan θ. Повторение измерений угла снижает случайную погрешность отсчёта θ.
Ход работы
- Ознакомьтесь с теорией: коэффициент трения «спрятан» в модели; вы видите только геометрию и движение.
- Увеличивайте угол θ ползунком и нажимайте «Отпустить блок». Если tan θ > μ_s, блок слегка скользит; иначе остаётся.
- Подберите наименьший угол, при котором наблюдается скольжение, затем нажмите «Записать измерение» при вашей оценке критического угла (моделируется небольшой шум угломера).
- Повторите не менее 5 независимых опытов (каждый раз заново наводите угол).
- В таблице — θ и μ = tan θ. В качестве результата используйте выборочное среднее μ.
- Сравните среднее μ_s с ожидаемым значением и сформулируйте вывод.
Эксперимент
Вывод
Среднее значение μ_s по tan θ согласуется с эталонным коэффициентом в пределах допуска. Основные погрешности: фиксация момента начала скольжения, отсчёт θ и идеализация μ_s = tan θ на пороге.