Измерение работы силы трения

Aтр = −Fтр·s = −μ·N·s

Цель работы

Определить работу силы трения на измеренном участке пути.

Теоретические сведения

Работа силы трения

Работа постоянной силы зависит от перемещения точки её приложения и угла между силой и движением. При скольжении по неподвижной поверхности трение направлено противоположно перемещению, поэтому его работа отрицательна:

A_{тр} = - F_{тр} \cdot s

$A_{тр}$ — работа силы трения (Дж);
$F_{тр}$ — модуль силы трения (Н);
$s$ — путь на выбранном прямолинейном участке (м).

Отрицательный знак означает, что трение уменьшает механическую энергию тела.

Определение силы по динамометру

При равномерном горизонтальном движении сила тяги по модулю равна силе трения. В модели $F_{тр} = μ N$ , а нормальная сила при горизонтальной тяге равна $m g$ . Тогда:

A_{тр} = - μ \cdot m \cdot g \cdot s

Здесь $μ$ — коэффициент трения скольжения, $m$ — полная масса тела с грузами. Путь определяют по разности координат начала и конца выбранного участка.

Работа тяги и изменение энергии

На участке равномерного движения положительная работа тяги компенсирует отрицательную работу трения, поэтому кинетическая энергия не меняется. При этом часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию соприкасающихся тел. Сравнивать работы следует для одного и того же участка; силу берут во время скольжения, до остановки у ограничителя.

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

Установите массу 0,4 кг, дерево по дереву, длину 1,5 м и скорость 0,1 м/с.
Снимите силу и координату в начале движения, затем на двух остановках по кнопке паузы. Используйте разности координат.
Определите работу силы трения на каждом участке с учётом направления силы. Сравните модули работы при разных длинах пути.
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

При массе 0,4 кг, паре «Дерево по дереву» и пути 1,5 м измерьте силу тяги. Найдите модуль работы силы трения на всём пути. Ответ в джоулях до сотых.

Вопрос для размышления

Почему работа силы трения имеет отрицательный знак, хотя показание динамометра положительно?

Работа силы трения

A_{тр} = - F_{тр} \cdot s

$A_{тр}$ — работа силы трения (Дж);
$F_{тр}$ — модуль силы трения (Н);
$s$ — путь на выбранном прямолинейном участке (м).

Отрицательный знак означает, что трение уменьшает механическую энергию тела.

Определение силы по динамометру

A_{тр} = - μ \cdot m \cdot g \cdot s