WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA KINETYCZNEGO

1. Wprowadzenie

Celem tego doświadczenia jest wyznaczenie wartości współczynnika tarcia kinetycznego dla materiałów, z których wykonana jest równia pochyła i klocek zsuwający się po niej.

1. Część teoretyczna

Tarcie kinetyczne występuje, gdy ciało, na które zadziałała pewna siła, będzie się poruszać po danej powierzchni. Współczynnik tarcia kinetycznego jest to stosunek wartości siły tarcia kinetycznego do wartości siły nacisku.

$$\frac{T_{k}}{F_{N}} = \ \mu_{k}$$

Przyjmuje on stałą wartość podobnie jak współczynnik tarcia statycznego. Wartość ta jest mniejsza od wartości wartości współczynnika tarcia statycznego.

μ_k < μ_s

Aby ciało mogło zsuwać się po równi pochyłej ruchem jednostajnym, to zgodnie z pierwszą zasadą dynamiki siła tarcia kinetycznego musi równoważyć siłę będącą równoległą do równi składową siły ciężkości – wartości i kierunki ich wektorów muszą być takie same, ale zwroty przeciwne. Wtedy siła wypadkowa, która nadawałaby klockowi przyspieszenie, będzie równa 0.

Wartość siły tarcia kinetycznego jest równa iloczynowi współczynnika tarcia kinetycznego oraz sile nacisku klocka na równię, która jest prostopadłą do niej składową siły ciężkości.

Przedstawiona jest wzorem:

T = μmgcosα 

Wartość składowej równoległej można przedstawić wzorem:

    F = mgsinα

Skoro siły te mają się równoważyć, to można zapisać, że:

mgsinα = μmgcosα 

$$\mu = \ \frac{\text{mgsinα}}{\text{mgcosα}} = tg\alpha = \ \frac{h}{L}$$

α- to kąt nachylenia równi (do poziomu), dla którego klocek porusza się ruchem jednostajnym.

1. Doświadczenie i pomiary

Do przeprowadzenia doświadczenia potrzebowałam:

– deskę

– klocek (paczka zapałek)

– miarę

– stoper

Deska, której użyłam do doświadczenia była gładka. W moim wypadku klockiem była paczka zapałek.

h = (73 ± 0,1) cm – wysokość równi

L = (85 ± 0,1) cm – długość podstawy równi

H= 0,1 cm

L= 0,1 cm

1. Opracowanie wyników

   • Współczynnik tarcia

$$\mu = \ \frac{\text{mgsinα}}{\text{mgcosα}} = tg\alpha = \ \frac{h}{L} = \ \frac{73}{85} \approx 0,85882$$

• Niepewność względna

$$\frac{\mu}{\mu} = \ \frac{h}{h} + \frac{L}{L} \approx 0,001313457$$

• Niepewność względna współczynnika tarcia kinetycznego

 Δμ ≈ 0, 001128  ≈ 0, 001 

• WYNIK DOŚWIADCZENIA

μ ≈  0, 85882 ±  0, 001

1. Wniosek

Użyte przeze mnie do doświadczenia przedmioty nie były bardzo dokładne, dlatego otrzymany przeze mnie wynik na pewno różni się od tego, do którego użyto profesjonalnego sprzętu.

Źródła:

Podręcznik „ Z fizyką w przyszłość 1 ”

wydawnictwo ZamKor