Как найти коэффициент трения бруска о стол

Обновлено: 13.05.2024

Оборудование: брусок с одинаковыми поверхностями, дощечка, динамометр, измерительная линейка (можно две), два одинаковых карандаша, грузы. Один комплект на двоих учащихся.

Форма урока: решение практических задач.

Место: после изучения раздела “Механика”

А – базовый уровень;
Б – профильный уровень;
В – профильный уровень (элективное, факультативное занятие или сдвоенный урок).

Учащимся предлагаются задания[1] по измерению коэффициента трения. Степень самостоятельности в работе, помощь учителя в процессе выполнения задания, объем и темп работы зависит от уровня подготовки обучающихся.

Уровень сложности задания.
А	Б	В
1.	Дано: брусок, дощечка, динамометр, грузы.

С помощью динамометра добиться равномерного движения бруска по горизонтально расположенной дощечке (традиционный вариант лабораторной работы).

Сделать один опыт, грузы использовать для увеличения прижимающей силы.

Вычислить коэффициент трения

Заметить разницу показаний динамометра в момент начала движения и при дальнейшем движении, с учётом этого оценить коэффициент трения покоя максимальный и коэффициент трения скольжения. Сравнить коэффициент максимального трения покоя и коэффициент трения скольжения. Сделать оценку погрешностей измерений.

Учащимися изучен ранее вопрос “Движение тела по наклонной плоскости”. При рассмотрении различных условий движения было получено, что коэффициент трения равен тангенсу угла наклона плоскости, если тело соскальзывает равномерно.

Можно заметить, что при постукивании брусок начинает скользить при меньшем угле наклона, что объясняется отличием коэффициента трения покоя от коэффициента трения скольжения. Используя эти факты измерить и Измерить коэффициенты трения покоя и скольжения и оценить погрешности измерений.

Если действовать по линии КL силой, параллельной поверхности стола (например, карандашом), постепенно перемещая точку приложения силы от К к L. Если действовать вблизи точки К, то брусок движется поступательно, если вблизи точки L, то он опрокинется.

Сравнить полученное значение коэффициента трения покоя с коэффициентом трения скольжения определённым в предыдущем задание или измерить заново. Не меняя положения бруска повторить измерение с помощью динамометра, точку приложения взять ниже найденной точки. Измерить коэффициенты трения покоя и скольжения и оценить погрешности измерений.

Определить отношение коэффициента трения покоя к коэффициенту трения скольжения линейки по карандашу. (Задание больше подходит для факультативного занятия или как дополнительное)

По итогам выполнения всех экспериментов составляется таблица (уровень А – без учёта погрешностей).

каков интервал значений, в который попадают полученные измерения?
какой метод, на ваш взгляд, даёт более точные результаты? Почему?
в чём причина расхождений измерений?
какой метод оказался наиболее интересным? Почему?
в чём причина разных значений коэффициента трения покоя и трения скольжения?
как ещё можно измерить коэффициент трения?

Подсказкой для последнего вопроса могут послужить задачи, решаемые в различных темах. Например:

1. (3.202 [2]) По плоскости с углом наклона = 45 ° соскальзывает шайба и в конце спуска упруго ударяется о стенку, перпендикулярную наклонной плоскости. На какую высоту h снова поднимется шайба по плоскости, если первоначально она находилась на высоте H = 0,6 м? Коэффициент трения шайбы о плоскость = 0,2

2. (384 [3]) С горки высотой h = 2 м и основанием b =5 м съезжают санки, которые останавливаются, пройдя горизонтальный путь S = 35 м от основания горки. Найти коэффициент трения, считая его одинаковым на всём пути. Определить подобным способом на опыте коэффициент трения, например, между спичечным коробком и ученической линейкой.

Как найти коэффициент трения бруска о стол

Тип 6 № 8857

К железному бруску массой 7,8 кг привязали тонкую невесомую нерастяжимую нить, которую перекинули через неподвижный идеальный блок, а сам брусок целиком погрузили в воду (см. рис.). Свободный конец нити удерживают, действуя на него с некоторой силой так, что брусок находится в равновесии. Установите соответствие между физическими величинами и их численными значениями, выраженными в указанных единицах. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) модуль силы натяжения нити, Н

Б) объём бруска, дм 3

Зная массу железного бруска, можем найти его объем:

Запишем второй закон Ньютона для бруска:

Найдем отсюда модуль силы натяжения нити:

Тип 6 № 8899

К алюминиевому бруску массой 5,4 кг привязали тонкую невесомую нерастяжимую нить, которую перекинули через неподвижный идеальный блок, а сам брусок целиком погрузили в воду (см. рис.). Свободный конец нити удерживают, действуя на него с некоторой силой так, что брусок находится в равновесии. Установите соответствие между физическими величинами и их численными значениями, выраженными в указанных единицах. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Зная массу алюминиевого бруска, можем найти его объем:

Аналоги к заданию № 8857: 8899 Все

Задания Д29 C2 № 10201

На горизонтальном шероховатом столе лежит брусок массой m₁ = 2 кг, соединённый через систему идеальных блоков невесомой и нерастяжимой нитью с грузом массой m₂ = 3 кг, висящим на высоте h = 2 м над столом (см. рис.). Груз начинает движение без начальной скорости и абсолютно неупруго ударяется о стол. Какое количество теплоты Q выделяется при этом ударе? Коэффициент трения бруска о стол равен μ = 0,25.

1. На груз массой m₂ действует силы тяжести а вверх — сила натяжения нити T, которая в силу условия задачи одинакова вдоль всей нити. На брусок массой m₁ вправо действует сила T, а влево — сила трения скольжения μm₁g. По вертикали на него действуют равные силы реакции опоры N и тяжести m₁g.

2. В силу нерастяжимости нити модули ускорений обоих тел одинаковы и равны a. Запишем уравнения движения тел в проекциях на вертикальную и горизонтальную оси: Сложив уравнения, находим ускорение:

3. Скорости обоих тел в момент удара груза о стол находим по известной кинематической формуле, зная путь h, пройденный ими:

4. При абсолютно неупругом ударе вся кинетическая энергия второго груза выделится в виде тепла

Задания Д29 C2 № 10270

На горизонтальном шероховатом столе лежит брусок массой m₁ = 1 кг, соединённый через систему идеальных блоков невесомой и нерастяжимой нитью с грузом массой m₂ = 2 кг, висящим на высоте h = 1,5 м над столом (см. рис.). Груз начинает движение без начальной скорости и абсолютно неупруго ударяется о стол. Какое количество теплоты Q выделяется при этом ударе? Коэффициент трения бруска о стол равен μ = 0,3.

Аналоги к заданию № 10201: 10270 Все

Почему ничего не выходит, если просто из потенциальной энергии второго груза вычесть работу силы трения первого груза?

Потому что надо вычесть ещё кинетическую энергию первого груза:

Тип 30 № 25738

Какие законы Вы используете для описания движения системы тел и блоков? Обоснуйте их применение к данному случаю.

Обоснование. Тела движутся поступательно. Поэтому их можно считать материальными точками. На первое тело действуют сила тяжести, сила трения, сила реакции опоры, сила натяжения нити; на второе тело действуют сила тяжести и сила натяжения нити. В инерциальной системе отсчета для каждого тела можно применить второй закон Ньютона.

В силу нерастяжимости нити силы натяжения, действующие на каждое из тел, равны по модулю.

Так как нить невесома, то оба тела движутся с одинаковым ускорением.

Так как в блоках отсутствует сила трения, равнодействующие сил, действующих на каждое тело, постоянны, следовательно, движение тел равноускоренное. Поэтому возможно применение законов прямолинейного равноускоренного движения.

Поскольку удар одного из тел о стол является абсолютно неупругим, то система «тела – Земля» не является замкнутой. В инерциальной системе отсчета можно применить закон превращения энергии для незамкнутой системы тел.

Перейдем к решению.

Тип 30 № 29762

По гладкой наклонной плоскости, составляющей угол с горизонтом, скользит из состояния покоя брусок массой В тот момент, когда брусок прошёл по наклонной плоскости расстояние в него попала и застряла в нём летящая навстречу ему вдоль наклонной плоскости пуля массой Скорость пули После попадания пули брусок поднялся вверх вдоль наклонной плоскости на расстояние от места удара. Найдите массу пули m. Трение бруска о плоскость не учитывать. Обоснуйте применимость используемых законов к решению задачи.

Обоснование.

Рассмотрим движение бруска и пули относительно Земли, которую можно считать инерциальной системой отсчета. Брусок и шарик движутся поступательно, поэтому их движение можно описывать моделью материальной точки. По условию поверхность наклонной плоскости гладкая, сила трения отсутствует. Сила реакции опоры перпендикулярна направлению движения, поэтому работу не совершает. В данном случае можно применять законы сохранения импульса и энергии.

Перейдем к решению.

1. Рассмотрим два состояния при движении бруска-в начальный момент времени и в момент попадания пули, который примем на нулевой уровень высоты. В первом состоянии брусок обладал потенциальной энергией причем по рисунку Во втором состоянии брусок обладал кинетической энергией По закону сохранения энергии

2. В результате неупругого взаимодействия бруска и пули они станут одним целым и будут двигаться со скоростью u в направлении движения пули. По закону сохранения импульса В проекции на ось Ox, направленную вверх вдоль наклонной плоскости, получаем

3. Рассмотрим два состояния бруска с пулей — в момент удара, который будем считать нулевым уровнем высоты, и в момент остановки при подъеме на некоторую высоту В первом состоянии тела обладают кинетической энергией во втором состоянии потенциальной энергией По закону сохранения энергии

4. Объединяя записанные уравнения, находим массу пули

Тип 30 № 25940

Клин массой M с углом α при основании закреплён на шероховатой горизонтальной плоскости (см. рис.). На вершине клина, на высоте H над плоскостью находится маленький брусок массой m, коэффициент трения которого о верхнюю половину наклонной поверхности клина и о шероховатую горизонтальную плоскость равен Нижняя половина наклонной поверхности клина гладкая. Брусок отпускают без начальной скорости, он скатывается по клину и далее скользит по шероховатой плоскости и останавливается на некотором расстоянии L по горизонтали от своего начального положения. Найдите это расстояние L, если в точке перехода с клина на плоскость есть гладкое закругление, так что скорость бруска при переходе с клина на плоскость не уменьшается.

Какие законы Вы используете для описания движения бруска по клину? Обоснуйте их применение к данному случаю.

Обоснование. Брусок движется поступательно, поэтому его можно считать материальной точкой. При движении бруска по шероховатой части клина и по шероховатой горизонтальной поверхности в инерциальной системе отсчета можно применить закон превращения энергии.

Перейдем к решению. При соскальзывании бруска с клина и дальнейшем его движении по горизонтальной плоскости до остановки выполняется закон изменения механической энергии данной системы тел: вся потенциальная энергия бруска расходуется на работу против сил трения скольжения при движении вначале по шероховатой части поверхности клина, A_тр1, а затем — по шероховатой горизонтальной плоскости, A_тр2:

mgH = A_тр1 + A_тр2.

По закону Амонтона — Кулона сила трения скольжения равна μN, где сила N давления бруска на неподвижную наклонную плоскость равна а на горизонтальную плоскость — mg. Силы трения на участках с трением равны соответственно и μmg. Вдоль участка наклонной плоскости с трением брусок прошёл расстояние, как следует из рисунка, так что Обозначим расстояние, которое брусок прошёл по горизонтальной плоскости, через l₂. Тогда A_тр2 = μmgl₂. Подставим выражения для работ против сил трения в закон изменения энергии: Отсюда получаем, что При соскальзывании с клина брусок сдвинулся по горизонтали на расстояние равное длине основания клина, так что искомое расстояние

Экспериментальная олимпиадная задача с несколькими уровнями

Решение задачи экспериментального тура заключительного этапа Всероссийской олимпиады по физике 2002г. 9 класс.

Тема: механика, динамика.

Определите коэффициент трения скольжения деревянной и пластмассовой линеек о поверхность стола.

Оборудование: штатив с лапкой, отвес, деревянная линейка, пластмассовая линейка, стол.

В 9-м классе у учащихся должно быть сформировано умение находить коэффициент трения в простейших ситуациях. Во-первых, используя динамометр, равномерно перемещать брусок по горизонтальной поверхности. Измерив силу трения и силу нормальной реакции, по формуле не сложно рассчитать коэффициент трения. Во-вторых – измерить угол наклона поверхности, при котором тело начинает скользить. Тангенс угла и есть коэффициент трения.

Все предложенные далее задачи предлагались в различные годы на региональном или заключительном этапе Всероссийской олимпиады по физике. При решении каждой будем отмечать, какие теоретические знания и практические умения и навыки должны быть сформированы для решения данной конкретной задачи.

Определите коэффициент трения скольжения спичечной головки о шероховатую поверхность спичечного коробка.

Оборудование: коробка со спичками, динамометр, груз, лист бумаги, линейка, нить.

Задача допускает несколько способов решения. Рассмотрим два из них.

Вынем спички из коробка и вложим предложенный груз. С помощью динамометра определить вес коробки с грузом. Далее уложим спички так, чтобы их головки составляли дорожку (например, можно втыкать их в бумагу). Затем положить на эту дорожку коробку с грузом, и с помощью динамометра равномерно перемещая коробку, измерить силу трения скольжения. По известному соотношению рассчитать коэффициент трения.

Связать две спички так, чтобы их головки были на противоположных концах, положить их на шероховатую поверхность спичечного коробка. Наклоняя коробку, определить угол, с которого начнется соскальзывание спичек. Тангенс угла равен коэффициенту трения.

Как видим, для решения подобной задачи требуется минимальный необходимый набор знаний и умений. Рассмотрим отдельно теоретические и практические навыки и умения.

Практические умения и навыки

1) F _тр = μ N – формула силы трения скольжения

2) F _{тр п} _max = μN – формула максимальной силы трения покоя

3) 1й, 2й законы Ньютона

4) Запись 2го закона Ньютона в проекциях на оси координат

5) Решение системы уравнений

1) Измерение силы трения скольжения

2) Измерение веса тела

3) Измерения, необходимые для определения угла (например, измерение катетов треугольника)

Определите коэффициент трения бруска о стол.

Оборудование: брусок, линейка, штатив, нитки, гиря известной массы.

Предварительно определяем массу бруска. Для этого размещаем брусок и гирю на линейке и с помощью правила рычага находим искомую массу M . Затем, привязав нить к гире и подвесив ее на штативе, отклоняем гирю с помощью бруска на такой угол α, когда сила, с которой гиря действует на брусок, равна силе трения скольжения.

Необходимые для расчета тангенса данные определить с помощью линейки.

Рассмотрим необходимые навыки и умения для решения данной задачи

3) 1й, 2й, 3й законы Ньютона

6) Правило рычага

1) Определение массы тела с помощью рычага

2) Измерения, необходимые для определения угла (например, измерение катетов треугольника)

Определите коэффициент трения графитового стержня карандаша о лист бумаги.

Оборудование: карандаш, лист бумаги, линейка, прямоугольный треугольник, точилка для карандаша.

Линейку, обернутую листом бумаги, ставим вертикально на другой такой же лист бумаги, лежащий на столе. Прислоняем к линейке карандаш, заточенный с двух сторон, под предельным углом α, при котором карандаш еще не скользит. Условия равновесия карандаша определяются равенством нулю суммы всех действующих на него сил и равенством нулю суммы моментов всех сил относительно общего полюса. Запишем в проекциях на горизонтальную и вертикальную координатные оси условие равенства нулю суммы сил.

Определим моменты сил относительно точки О.

Здесь L – длина карандаша.

Решая систему уравнений, получаем формулу для расчета коэффициента трения

Рассмотрим необходимые умения и навыки:

1) F _{тр п} _max = μN – формула максимальной силы трения покоя

2) 2й закон Ньютона

3) Два условия равновесия тела: для сил и для моментов

1) создать ситуацию, когда тело находится на грани скольжения

2) производить измерения длин

Определите коэффициент трения скольжения дерева о материал, покрывающий рабочий стол.

Оборудование: две деревянные линейки разной длины.

Выполним два опыта.

1-й Измерим коэффициент трения μ₁ дерева по дереву путем определения угла α, при котором начинается скольжение одной линейки по другой.

В этом случае

2-й Установим одну линейку вертикально, а другую под углом к плоскости стола. Измерим критический угол β, при котором начинается скольжение наклонной линейки. Расставим действующие силы и запишем в проекциях на горизонтальную и вертикальную оси второй закон Ньютона:

Запишем условие равенства моментов сил относительно точки О.

Где l – длина наклонной линейки.

Решая систему уравнений, получим

Проанализируем необходимые для решения навыки.

2) производить измерения длин, необходимых для расчета тангенсов углов

Итак, разобрав шесть более простых задач, можно предложить учащимся самим попробовать решить предложенную более сложную задачу.

Рассмотрим ее решение, а также необходимые критерии для ее оценивания.

Разберем необходимые навыки для решения задачи.

2) производить измерения длин, необходимых для расчета

Как видим, все необходимые элементы теоретических знаний и практических навыков использовались в решении предыдущих задач. Таким образом, можно рассчитывать, что сильные учащиеся смогут разработать алгоритм решения данной задачи самостоятельно.

Критериями в оценивании данной задачи можно считать:

Критерии оценивания решения задачи

Определение коэффициента трения скольжения дерева по пластмассе по тангенсу предельного угла

Правильное расположение линеек для создания ситуации на грани скольжения (идея решения)

Задачи по теме:"Сила трения". Подготовка к ЕГЭ

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 20 Н. Чему будет равна сила трения скольжения после уменьшения массы тела в 2 раза, если коэффициент трения не изменится? (Ответ дайте в ньютонах.)

Сила трения скольжения связана с коэффициентом трения и силой реакции опоры соотношением Для бруска, движущегося по горизонтальной поверхности, по второму закону Ньютона

Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если коэффициент трения не изменится, то после уменьшения массы тела в 2 раза сила трения скольжения также уменьшится в 2 раза и окажется равной

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 20 Н. Чему будет равна сила трения скольжения, если коэффициент трения уменьшится в 2 раза при неизменной массе? (Ответ дайте в ньютонах.)

Сила трения скольжения связана с коэффициентом трения и силой реакции опоры соотношением Для бруска, движущегося по горизонтальной поверхности, по второму закону Ньютона,

Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если масса бруска не изменится, то после уменьшения коэффициента трения в 2 раза, сила трения скольжения также уменьшится в 2 раза и окажется равной

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 20 Н. Чему будет равна сила трения скольжения, если коэффициент трения уменьшится в 4 раза при неизменной массе? (Ответ дайте в ньютонах.)

Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если масса бруска не изменится, то после уменьшения коэффициента трения в 4 раза, сила трения скольжения также уменьшится в 4 раза и окажется равной

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 20 Н. Чему будет равна сила трения скольжения, если, не изменяя коэффициент трения, уменьшить в 4 раза массу бруска? (Ответ дайте в ньютонах.)

Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если коэффициент трения не изменится, то после уменьшения массы бруска в 4 раза, сила трения скольжения также уменьшится в 4 раза и окажется равной

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 10 Н. Чему будет равна сила трения скольжения после уменьшения массы тела в 2 раза, если коэффициент трения не изменится? (Ответ дайте в ньютонах.)

Сила трения скольжения связана с коэффициентом трения и силой реакции опоры соотношением Для бруска, движущегося по горизонтальной поверхности, по второму закону Ньютона, Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если коэффициент трения не изменится, то после уменьшения массы тела в 2 раза, сила трения скольжения также уменьшится в 2 раза и окажется равной

Тело равномерно движется по плоскости. Сила давления тела на плоскость равна 20 Н, сила трения 5 Н. Чему равен коэффициент трения скольжения?

Сила давления на плоскость, сила трения и коэффициент трения связаны соотношением Следовательно, коэффициент трения равен

Санки массой 5 кг скользят по горизонтальной дороге. Сила трения скольжения их полозьев о дорогу 6 Н. Каков коэффициент трения скольжения саночных полозьев о дорогу? Ускорения свободного падения считать равным 10 м/с 2 .

Сила трения скольжения связана с силой реакции опоры и коэффициентом трения соотношением Поскольку сани скользят по горизонтальной поверхности, по второму закону Ньютона, Следовательно, коэффициент трения саночных полозьев о дорогу равен

При движении по горизонтальной поверхности на тело массой 40 кг действует сила трения скольжения 10 Н. Какой станет сила трения скольжения после уменьшения массы тела в 5 раз, если коэффициент трения не изменится? (Ответ дайте в ньютонах.)

Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если коэффициент трения не изменится, то после уменьшения массы тела в 5 раз, сила трения скольжения также уменьшится в 5 раз и окажется равной

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 10 Н. Чему будет равна сила трения скольжения после увеличения коэффициента трения в 4 раза при неизменной массе? (Ответ дайте в ньютонах.)

Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если масса бруска не изменится, то после увеличения коэффициента трения в 4 раза, сила трения скольжения также увеличится в 4 раза и окажется равной

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 10 Н. Чему будет равна сила трения скольжения, если массу бруска увеличить в 2 раза, не изменяя коэффициента трения? (Ответ дайте в ньютонах.)

Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если коэффициент трения не изменится, то после увеличения массы бруска в 2 раза, сила трения скольжения также увеличится в 2 раза и окажется равной

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 10 Н. Если, не изменяя коэффициента трения, увеличить в 4 раза массу бруска, чему будет равна сила трения скольжения? (Ответ дайте в ньютонах.)

Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если коэффициент трения не изменится, то после увеличения массы бруска в 4 раза, сила трения скольжения также увеличится в 4 раза и окажется равной 4 · 10 Н = 40 Н.

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 20 Н.

Если, не изменяя коэффициента трения, уменьшить в 4 раза силу давления бруска на поверхность, чему будет равна сила трения скольжения? (Ответ дайте в ньютонах.)

Сила трения скольжения связана с силой реакции опоры и коэффициентом трения соотношением Согласно третьему закону Ньютона, сила реакции опоры равна по модулю силе давления бруска на поверхность: Следовательно, Таким образом, если при неизменном коэффициенте трения уменьшить силу давления бруска на поверхность в 4 раза, сила трения скольжения также уменьшится в 4 раза и окажется равной

Нужно обратить внимание, что в данной задаче идёт речь именно о силе давления тела, то есть о весе тела, а не о давлении равном

На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 10 Н.

Если, не изменяя коэффициента трения, увеличить в 2 раза силу давления бруска на плоскость, чему будет равна сила трения скольжения? (Ответ дайте в ньютонах.)

Сила трения скольжения связана с силой реакции опоры и коэффициентом трения соотношением Согласно третьему закону Ньютона, сила реакции опоры равна по модулю силе давления бруска на плоскость: Следовательно, Таким образом, если при неизменном коэффициенте трения увеличить силу давления бруска на плоскость в 2 раза, сила трения скольжения также увеличится в 2 раза и окажется равной

На горизонтальном полу стоит ящик массой 10 кг. Коэффициент трения между полом и ящиком равен 0,25. К ящику в горизонтальном направлении прикладывают силу 16 Н. Какова сила трения между ящиком и полом? Ответ выразите в ньютонах.

Определим, какую величину имеет сила трения скольжения:

Поскольку сила трения скольжения превосходит по величине силу с которой ящик толкают в горизонтальном направлении, ящик останется стоять на месте. Следовательно, согласно второму закону Ньютона, сила трения между ящиком и полом будет равняться по модулю силе

Два спортсмена разной массы на одинаковых автомобилях, движущихся со скоростью и стали тормозить, заблокировав колеса. Каково отношение тормозных путей их автомобилей при одинаковом коэффициенте трения колес о землю?

При торможении на автомобили действует сила трения скольжения, которая и останавливает их. Величина силы трения скольжения определяется выражением где — сила реакции опоры, которую можно найти, выписав второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось:

Вычислим теперь ускорение, с которым тормозит каждый из спортсменов. Второй закон Ньютона в проекции на горизонтальную ось даёт (здесь m — масса автомобиля вместе со спортсменом). Поскольку ускорение не зависит от массы, заключаем, что оба автомобиля тормозят с одинаковым ускорением.

Тормозной путь можно найти по формуле где — начальная скорость. Следовательно, отношение тормозных путей равно

Брусок массой 20 кг равномерно перемещают по горизонтальной поверхности, прикладывая к нему постоянную силу, направленную под углом 30° к поверхности. Модуль этой силы равен 75 Н. Определите коэффициент трения между бруском и плоскостью. Ответ округлите до десятых долей.

Запишем второй закон Ньютона, учитывая, что тело движется равномерно, то есть ускорение бруска равно нулю: Вспомним, что сила трения и сила реакции опоры связаны соотношением: Запишем это уравнение в проекции на горизонтальную и вертикальную оси:

Таким образом, получаем:

Брусок массой 20 кг равномерно перемещают по склону горки, прикладывая к нему постоянную силу, направленную параллельно поверхности горки. Модуль этой силы равен 204 Н, угол наклона горки к горизонту 60°. Определите коэффициент трения между бруском и склоном горки. Ответ округлите до десятых долей.

Запишем второй закон Ньютона, учитывая, что тело движется равномерно, то есть ускорение бруска равно нулю: Вспомним, что сила трения и сила реакции опоры связаны соотношением: Запишем это уравнение в проекциях на две оси, параллельную поверхности горки и перпендикулярную ей:

На горизонтальной поверхности лежит деревянный брусок массой 1 кг. Для того чтобы сдвинуть этот брусок с места, к нему нужно приложить горизонтально направленную силу 3 Н. Затем на эту же поверхность кладут стальной брусок массой 5 кг. Коэффициент трения для стали о данную поверхность в 2 раза больше, чем для дерева. Какую горизонтально направленную силу нужно приложить к стальному бруску для того, чтобы сдвинуть его с места?

Для момента начала движения: где — приложенная сила. Распишем силы, которые действуют на деревянный брусок — на стальной — Следовательно,

На горизонтальной поверхности лежит металлический брусок массой 4 кг. Для того, чтобы сдвинуть этот брусок с места, к нему нужно приложить горизонтально направленную силу 20 Н. Затем на эту же поверхность кладут пластиковый брусок массой 2 кг. Коэффициент трения для пластика о данную поверхность в 2 раза меньше, чем для металла. Какую горизонтально направленную силу нужно приложить к пластиковому бруску для того, чтобы сдвинуть его с места? Ответ укажите в Ньютонах.

Для момента начала движения: где - приложенная сила. Распишем силы, которые действуют на металлический брусок - на пластиковый - Следовательно, Н.

Брусок массой 5 кг покоится на шероховатом горизонтальном столе. Коэффициент трения между поверхностью бруска и поверхностью стола равен 0,2. На этот брусок действуют горизонтально направленной силой 2,5 Н. Чему равна по модулю возникающая при этом сила трения?

Максимально возможная сила трения равна Поскольку внешняя сила меньше, значит, тело будет покоиться, сила трения будет уравновешивать внешнюю силу и, соответственно, равняться 2,5 Н.

Задачи на силу трения с решениями

Благодаря этой силе автомобили тормозят на светофоре, катер останавливается в воде, колесо буксует в яме. Как вы уже поняли, в этой статье мы будем разбираться, как решать задачи на силу трения.

Сила трения имеет электромагнитную природу. Это значит, что эта сила проявляется в результате взаимодействия частиц, из которых состоит вещество.

Хотите больше полезной и интересной информации по разным темам? Подписывайтесь на наш телеграм-канал.

Что нужно знать о силе трения, чтобы решать задачи

Трение – один из видов взаимодействия тел, которое возникает при их соприкосновении.

Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную движению и по касательной к соприкасающимся поверхностям. Между твердыми телами возникает сухое трение, а при движении тел в жидкостях или газах говорят о вязком трении.

Природу этой силы мы уже установили. Помимо этого нужно знать, что бывают разные виды сил трения:

трение покоя;
трение скольжения;
трение качения (при перекатывании тел друг по другу);
сопротивление среды (для движения в жидкости).

Вот пример на виды силы трения: брусок лежит на столе, и никто его на трогает. В этом случае действуют только сила тяжести и сила нормальной реакции опоры. Если мы начнем толкать брусок, но так сильно, чтобы его сдвинуть, на него будет действовать сила трения покоя, по третьему закону Ньютона равная внешней силе, приложенной к бруску. Сила трения покоя имеет предельное значение. Если внешняя сила будет больше этого значения, брусок начнет скользить по столу. В этом случае говорят о силе трения-скольжения. А вот и простейшая формула для силы трения:

«Мю» - коэффициент трения скольжения. Это безразмерная величина, которая зависит от материалов взаимодействующих тел и от качества их поверхностей. Величина коэффициента трения не превышает единицы.

При решении простых физических задач силу трения скольжения часто принимают равной максимальной силе трения покоя.

Не забывайте также про нашу памятку и подборку полезных формул.

Вопросы по теме «Сила трения»

Вопрос 1. От чего зависит сила трения?

Ответ. Взглянем на формулу выше, и ответ придет сам. Сила трения зависит от свойств соприкасающихся тел, силы нормальной реакции опоры, скорости относительного движения тел.

Вопрос 2. Зависит ли сила трения от площади соприкасающихся поверхностей?

Ответ. Нет, площадь не влияет на силу трения.

Вопрос 3. Какими способами можно уменьшить или увеличить силу трения?

Ответ. Можно уменьшить коэффициент трения, сделав сухое трения вязким. Для увеличения силы трения необходимо увеличить давление на них.

Вопрос 4. Тело покоится на плоскости. Действует ли на него сила трения?

Ответ. Если на тело не действуют внешние силы, то сила трения покоя, по третьему закону Ньютона, равна нулю.

Вопрос 5. Какая из этих сил самая большая по модулю: сила трения покоя, сила трения качения или сила трения скольжения?

Ответ. Сила трения скольжения имеет самое большое значение.

Вопрос 6. Какие есть примеры полезного действия силы трения?

Ответ. Среди полезного использования силы трения можно выделить работу тормозов транспортных средств, добычу огня первобытными людьми.

Кстати! Для наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.

Задача №1. Нахождение силы трения

Условие

Брусок массой 5 килограмм скользит по горизонтальной поверхности. Сила трения скольжения равна 20 Н. Найдите силу трения, если масса бруска уменьшится в два раза, а коэффициент трения останется неизменным.

Решение

Ответ: 10 Н.

Задача №2. Нахождение коэффициента трения

Тело скользит по горизонтальной плоскости. Найти коэффициент трения, если сила трения равна 5 Н, а сила давления тела на плоскость – 20 Н.

Сила давления тела на плоскость равна силе нормальной реакции опоры.

Ответ: 0,25

Задача №3. Нахождение силы трения и коэффициента трения

Лыжник массой 60 кг, имеющий в конце спуска скорость 10 м/с, останавливается через 40 с после окончания спуска. Определите силу трения и коэффициент трения.

Сначала найдем ускорение, с которым движется лыжник. Затем по второму закону Ньютона найдем силу, которая действует на него:

Ответ: 15 Н; 0,025.

Задача №4. Нахождение силы трения

Брусок массой 20 кг равномерно перемещается по горизонтальной поверхности под действием постоянной силы, направленной под углом 30° к поверхности и равной 75 Н. Каков коэффициент трения между бруском и плоскостью?

Сначала воспользуемся вторым законом Ньютона, учитывая, что ускорение равно нулю. Затем найдем проекции силы на вертикальную и горизонтальную оси:

Ответ: 0,4

Задача №5. Нахождение силы трения покоя

Ящик массой 10 кг стоит на горизонтальном полу. Коэффициент трения между полом и ящиком равен 0,25. К ящику в горизонтальном направлении прикладывают силу 16 Н. Сдвинется ли он с места. Какова сила трения между ящиком и полом?

Вычислим максимальную силу трения покоя:

Так как приложенная сила по условию меньше, чем максимальная сила трения покоя, ящик останется стоять на месте. Сила трения между полом и ящиком, по третьему закону Ньютона, равна приложенной силе.

Ответ: 16 Н.

Нужна помощь в решении задач или других заданий? Обращайтесь за ней в профессиональный студенческий сервис.

Читайте также: