Исследование зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления

Fтр = μ·N, N = m·g

Цель работы

Исследовать связь силы трения и нормальной силы.

Теоретические сведения

Нормальная нагрузка

Тело прижимается к горизонтальной поверхности силой тяжести, а опора действует на него нормальной реакцией. Если тяга горизонтальна и вертикального ускорения нет:

N = m \cdot g

$N$ — сила нормальной реакции (Н);
$m$ — полная масса тела с грузами (кг);
$g$ — ускорение свободного падения (м/с²).

Сила нормального давления на опору и её реакция равны по модулю, но приложены к разным телам.

Зависимость трения от нагрузки

Для одной пары поверхностей в модели сухого трения:

F_{тр} = μ \cdot N

Здесь $F_{тр}$ — сила трения скольжения (Н), $μ$ — безразмерный коэффициент трения. При постоянном $μ$ увеличение нормальной нагрузки во столько же раз увеличивает силу трения. Наклон графика $F_{тр} (N)$ равен $μ$ .

Условия сравнения

В серии меняют массу, сохраняя пару поверхностей и горизонтальное направление тяги. При равномерном скольжении динамометр показывает силу, равную трению. Сравнение относится именно к скольжению: показания при удержании неподвижного тела или при разгоне описывают другой баланс сил.

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

Выберите одну шероховатую поверхность и скорость 0,1 м/с.
Проведите опыты с массами 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 кг. Для каждой массы запишите установившуюся силу тяги.
Рассчитайте нормальную силу, постройте зависимость силы трения от неё. Проверьте, сохраняется ли отношение этих сил.
Сформулируйте вывод по измерениям: укажите результат, сохранённые условия и ограничения модели.

Эксперимент

Таблица измерений

Записей: 0

Результаты измерений эксперимента
№	t, с	s, м	F, Н	m, кг	α, °	№	Действия

Пока нет измерений

Нажмите «Измерить» в эксперименте.

График

Ось XОсь Y₁Ось Y₂Вид графика

График появится после измерений

Ответ

Выберите «Дерево по дереву» и массу 0,4 кг. По силе равномерной тяги и нормальной силе найдите их отношение. Ответ до десятых.

Вопрос для размышления

Почему зависимость силы трения от массы бруска здесь можно объяснить через нормальную силу?