ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ

 

Цель работы: измерить коэффициент трения скольжения, используя закон сохранения энергии.

Оборудование: динамометр, груз, направляющая рейка, нить, каретка.

 

Теория: Закон сохранения энергии — основной закон природы, заключающийся в том, что энергия замкнутой системы сохраняется во времени. Другими словами, энергия не может возникнуть из ничего и не может в никуда исчезнуть, она может только переходить из одной формы в другую.

Для замкнутой системы физических тел, например, справедливо равенство , где , — кинетическая и потенциальная энергии системы какого-либо взаимодействия, , — соответствующие энергии после.

Потенциальная энергия упруго сжатой пружины равна работе силы трения

 

(1)

 

(2)

Ход работы:

1. Направляющую рейку кладут на горизонтальную поверхность стола, на рейку – динамометр и каретку с грузами, предварительно измерив их вес, равный по модулю силе тяжести F_т. Каретку и динамометр соединяют нитью длиной около 10-15 см (рис.)

2. Удерживая динамометр у края рейки, оттягивают каретку так, чтобы пружина динамометра растянулась, записывают показания динамометра F_упр и измеряют растяжение x его пружины.

3. Затем отпускают каретку, и она движется в сторону динамометра.

4. Измеряют путь s, пройденный кареткой.

5. Результаты измерений занести в таблицу.

6. Вычислите коэффициент трения μ по формуле (2)

7. Вычислите погрешность измерений:

 

∆ μ =ε ∙ μ

 

Сила тяжести Fт, Н	Сила упругости Fупр, Н	Растяжение пружины х, м	Путь s, м	Коэффициент трения μ	Относительная погрешность, ε	Абсолютная погрешность, ∆ μ

 

 

Контрольные вопросы:

1. Сколько существует законов сохранения? Сформулируйте их. При каких условиях они выполняются?

2. Чему равна потенциальная энергия растянутой пружины и работа силы трения?

3. Может ли сохраняться механическая энергия системы, на которую действуют внешние силы?

4. Во что переходит механическая энергия в системе, в которой действуют силы трения?

5. Определить полную энергию тела массой 500 кг, поднятого на высоту 4 м, если его скорость при этом увеличилась от нуля до 2 м/с.

 

Лабораторная работа №4.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения воды.

Оборудование: (метод 1) бюретка с краном, весы учебные с разновесом, сосуд с водой, сосуд для сбора капель, микрометр, набор игл.

Оборудование: (метод 2) капиллярная трубка, пробирка с подкрашенной водой, линейка, иголка, штангенциркуль.

Теория: Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости.

Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости, стремясь уменьшить потенциальную энергию, сокращается. При этом совершается работа A = σ ∙ ∆ S, где σ —коэффициент пропорциональности (выражается в Дж/м или Н/м), называемый поверхностным натяжением: σ =A/∆ S, или σ =F/l, где F—сила поверхностного натяжения, l — длина границы поверхностного слоя жидкости. Поверхностное натяжение можно определить различными методами.

Метод отрыва капель.

Опыт осуществляют с бюреткой, в которой находится исследуемая жидкость (рис. 1, а). Открывают кран бюретки так, чтобы из бюретки медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести её P=m _k ∙ g равна силе поверхностного натяжения, граница свободной поверхности - окружность шейки капли (АВ на рис. 1, б). Следовательно, F=m _k ∙ g l=π d .; σ =m_k∙ g/(π d ). Опыт показывает, что d =0, 9d , где d —диаметр канала узкого конца бюретки.

Ход работы:

1. Собрать установку по рис. 1, a и наполнить бюретку водой.

2. Измерить диаметр канала узкого конца бюретки, для этого ввести до упора в канал (Рис. 1) бюретки иглу соответствующей толщины, заметить то место, до которого она вошла, и микрометром измерить диаметр иглы в отмеченном месте. Измерения микрометром повторить несколько раз, поворачивая при этом иглу на определенный угол. Если результаты измерения будут различаться, взять их среднее значение.

3. Определить массу пустого сосуда для сбора капель, взвесив его.

4. Подставить под бюретку сосуд, в котором была вода, и, плавно открывая кран, добиться медленного отрывания капель (капли должны падать друг за другом через 1-2 с).

5. Под бюретку с отрегулированными каплями подставить взвешенный сосуд и отсчитать 100 капель.

6. Измерив массу сосуда с каплями, определить массу капель.

7. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

8. Вычислить поверхностное натяжение по формуле

9. Опыт повторить 1—2 раза с другим количеством капель.

10. Найти среднее значение σ ; сравнить полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры.

11. Определить относительную погрешность методом оценки результатов измерений.

Номер опыта	Масса	Число капель, n	Диаметр канала бюретки d, м	Поверхностное натяжение σ, Н/м	Среднее значение поверхностного натяжения σ ср, Н/м	Табличное значение поверхностного натяжения σ табл, Н/м	Относительная погрешность σ, %
пустого сосуда m1, кг	сосуд с каплями m2, кг	Капель m, кг

2. Капиллярный метод

Капиллярность – явление подъема или опускания жидкости в сосудах с малым внутренним диаметром. При равновесии жидкости в капилляре сила поверхностного натяжения уравновешивает силу тяжести mg = σ 2π R. Масса столба жидкости равна m = ρ V = ρ π R²h. Исходя из условия равновесия жидкости в капилляре σ = ρ ghR/2.

Ход работы:

1. Измерьте внутренний диаметр капиллярной трубки штангенциркулем, воткнув туда иголку до упора и отметив её положение над трубкой в этом месте.

2. Опустите капиллярную трубку в сосуд с подкрашенной водой и измерьте высоту поднятия жидкости.

3. Определите коэффициент поверхностного натяжения воды и сравните его с табличным значением 0, 072 Н/м.

Контрольные вопросы.

1. Почему поверхностное натяжение зависит от вида жидкости?
2. Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?
3. В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, в другой — с прибавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.
4. Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?
5. Почему в варианте 1: а) рекомендуется проводить измерения для возможно большего числа капель? б) следует добиваться медленного падения капель?
6. Какие вещества называются поверхностно-активными (ПАВ) и почему?
7. Какого диаметра должны быть капилляры, поднимающие воду с глубины 2 м на высоту 3 м в дереве?
8. Каковы свойства тел в жидком состоянии?

 

Лабораторная работа №5.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. По времени сохранения материала
2. III тип – с наконечником из конуса, муфты трения и расширителя.
3. III. Задачи, решаемые организацией с помощью ИСУ и ИТУ.
4. VI. Выберите подчинительный союз, с помощью которого стиль и смысл высказывания передается точнее других.
5. VIII. Проделки с помощью прута и колокольчика
6. А о том - кто же на самом деле , по Духовным Законам Бога , является Мужем и Женой , я уже говорил в другой моей статье - « Фарисейство - как раковая опухоль тела Христова .» . . .
7. А. Сделайте свое лицо красивым с помощью массажа рта
8. Альтернативные источники энергии
9. Анализ данных с помощью команд Подбор параметра и Поиск решения
10. Анализ — это такой логический приём, с помощью которого мы мысленно расчленяем приметы, явления, выделяя отдельные их части, свойства.
11. Баланс электроэнергии на год
12. Беседа о навыках поддержания и сохранения собственного здоровья