При измерении коэффициента трения брусок перемещали по горизонтальной поверхности стола

Обновлено: 23.01.2025

Тип 16 № 373

Ученик провел эксперимент по изучению силы трения скольжения, перемещая брусок с грузами равномерно по горизонтальным поверхностям с помощью динамометра (см. рис.).

Результаты экспериментальных измерений массы бруска с грузами m, площади соприкосновения бруска и поверхности S и приложенной силы F представлены в таблице.

№ опыта	Поверхность	m, г	S, см 2	F, H
1	деревянная рейка	200	30	0,8±0,1
2	пластиковая рейка	200	30	0,4±0,1
3	деревянная рейка	100	20	0,4±0,1
4	пластиковая рейка	400	20	0,8±0,1

Какие утверждения соответствуют результатам проведенных экспериментальных измерений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Коэффициенты трения скольжения во втором и третьем опытах равны.

2) Коэффициент трения скольжения между бруском и деревянной рейкой больше коэффициента трения скольжения между бруском и пластиковой рейкой.

3) Сила трения скольжения зависит от площади соприкосновения бруска и поверхности.

4) При увеличении массы бруска с грузами сила трения скольжения увеличивается.

5) Сила трения скольжения зависит от рода соприкасающейся поверхности.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Сила трения прямо пропорциональна силе реакции опоры с коэффициентом трения. В данном случае сила реакции опоры равна силе тяжести. Таким образом, коэффициент трения скольжения равен

Коэффициент трения скольжения во втором опыте равен 0,4/(0,2·10) = 0,2. В третьем — 0,4/(0,1·10) = 0,4. Следовательно, утверждение неверно.

2) Следует из анализа экспериментальных данных 1 и 2.

3) Не следует из анализа экспериментальных данных.

4) Не следует из анализа экспериментальных данных.

5) Следует из анализа экспериментальных данных 1 и 2.

Тип 11 № 8782

Брусок движется равномерно со скоростью V вдоль горизонтальной плоскости под действием постоянной горизонтально направленной силы F. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен μ₁. Определите, как изменятся следующие физические величины, если этот же брусок перемещать с такой же постоянной скоростью V вдоль горизонтальной плоскости, имеющей коэффициент трения μ₂ > μ₁: модуль силы трения между бруском и плоскостью; модуль силы реакции опоры, действующей на брусок.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Модуль силы трения между бруском и плоскостью

Модуль силы реакции опоры, действующей на брусок

Модуль силы трения пропорционально зависит от коэффициента трения, следовательно, при увеличении коэффициента трения возрастает модуль силы трения.

Вдоль вертикальной оси никаких сил не добавилось, брусок в этом направлении не движется, поэтому сила реакции опоры по-прежнему будет скомпенсирована силой тяжести, действующей на брусок, и не изменится.

Задания Д2 № 461

На диаграмме представлены результаты экспериментальных измерений сил трения при скольжении по горизонтальной поверхности двух брусков, имеющих одинаковые коэффициенты трения скольжения.

Для масс брусков справедливо соотношение

Сила трения равна силе реакции опоры, взятой с коэффициентом трения. Из диаграммы видно, что сила трения первого бруска в четыре раза больше чем второго. Поскольку коэффициенты трения равны, массы соотносятся как m₁ = 4m₂.

Правильный ответ указан под номером 1.

Задания Д7 № 907

Брусок массой 100 г находится на горизонтальной поверхности. Какую силу, направленную горизонтально, нужно приложить к бруску, чтобы он мог двигаться с ускорением 2 м/с 2 ? Коэффициент трения между бруском и поверхностью равен 0,1.

Сила трения прямо пропорциональна силе реакции опоры с коэффициентом трения. В данном случае сила реакции опоры равна силе тяжести.

Запишем второй закон Ньютона для горизонтального направления:

где F_тр — сила трения, F — сила, которую необходимо приложить, m — масса бруска, a — ускорение тела. Искомая сила:

Правильный ответ указан под номером 2.

Тип 2 № 8723

Брусок массой m скользит по плоскости, наклонённой под углом к горизонту. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен . Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым они определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

А) модуль силы трения

Б) модуль силы тяжести

Сила тяжести выражается так:

Сила нормальной реакции плоскости завит от силы тяжести и от наклона самой плоскости:

Сила трения зависит от нормальной реакции плоскости и коэффициента трения плоскости:

Аналоги к заданию № 8722: 8723 Все

Тип 2 № 8724

А) модуль силы нормальной реакции плоскости

Б) модуль силы трения

Аналоги к заданию № 8721: 8724 Все

Тип 5 № 9164

Деревянную коробку массой 10 кг равномерно и прямолинейно тянут по горизонтальной деревянной доске с помощью горизонтальной пружины жёсткостью 200 Н/м. Удлинение пружины 0,2 м. Чему равен коэффициент трения коробки по доске?

Упругое растяжение пружины подчиняется закону Гука:

где F — приложенная сила, k — жесткость пружины, Δx — величина растяжения. По условию k = 200 Н/м, а Δx = 0,2 м, следовательно, сила, приложенная к пружине равна

Так как сказано, что коробку тянут равномерно и прямолинейно, то ускорение коробки равно нулю, и сила тяги равна силе трения. Таким образом,

Сила трения равна силе реакции опоры (в данном случае она равна N = mg), умноженной на коэффициент трения μ. Отсюда,

Задания Д7 № 735

На брусок массой 500 г, лежащий на шероховатом горизонтальном столе, начали действовать горизонтально направленной силой 1,5 Н, в результате чего брусок приобрёл ускорение 0,5 м/с 2 . Чему равен коэффициент трения бруска о стол?

Запишем второй закон Ньютона:

где R — равнодействующая всех сил, m — масса бруска и a — ускорение, действующее на брусок.

Вдоль вертикальной оси тело не движется, поэтому сила тяжести скомпенсирована силой реакции опоры, следовательно, N = mg. При движении вдоль горизонтальной оси на брусок действует сила тяги F и противоположно направленная сила трения:

где μ — коэффициент трения бруска о стол. Для горизонтальной оси второй закон Ньютона перепишется в виде F − F_тр = ma, откуда выражаем μ:

Тип 11 № 9078

Брусок движется равномерно со скоростью V вдоль горизонтальной плоскости под действием постоянной горизонтально направленной силы F. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен μ₁. Определите, как изменятся следующие физические величины, если этот же брусок перемещать с такой же постоянной скоростью V вдоль горизонтальной плоскости, имеющей коэффициент трения μ₂ > μ₁: модуль силы нормальной реакции опоры, действующей на брусок; модуль горизонтально направленной силы F.

Модуль силы реакции опоры, действующей на брусок

Модуль горизонтально направленной силы F

Для того, чтобы движение было равномерным, по первому закону Ньютона действие сил вдоль оси движения должно быть скомпенсированным. Это означает, что модуль горизонтально направленной силы F равен модулю силы трения. Но эта величина увеличилась, следовательно, модуль силы F увеличится.

Задания Д2 № 981

Брусок массой m покоится на плоскости, наклонённой под углом к горизонту. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен . Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым они определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Сила тяжести равна:

Сила нормальной реакции плоскости зависит от силы тяжести и от наклона самой плоскости:

Поскольку тело покоится:

Можно подумать, что сила трения также может быть вычислена по формуле но это не так. Сила трения вычислялась бы по данной формуле, если бы брусок двигался по поверхности, в данном же случае сила трения равна силе трения покоя и её модуль меньше, чем

А почему для расчета силы трения не используется коэффициент?

— это сила трения скольжения. Эту формулу используют, когда тело движется.

Сила трения покоя

Тип 16 № 1391

На горизонтальной шероховатой поверхности стола лежит брусок массой 500 г. К бруску прикрепляют динамометр и, прикладывая к нему некоторую силу, направленную вдоль поверхности стола, начинают перемещать брусок с постоянной скоростью 0,5 м/с.

Используя рисунок и приведённые данные, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Коэффициент трения между бруском и поверхностью стола равен 0,4.

2) Если, прикладывая к динамометру силу, перемещать этот брусок с ускорением 1 м/с 2 , то показание динамометра будет равно 2,5 Н.

3) Если показание динамометра увеличится в 2 раза, то брусок будет равномерно двигаться со скоростью 1 м/с.

4) Если заменить брусок на другой, из того же материала, но вдвое большей массы, и приложить к динамометру такую силу, что его показание останется прежним, то скорость перемещения бруска по поверхности стола будет равна 0,25 м/с.

5) При увеличении модуля силы, прикладываемой к динамометру, от значения 0 Н до значения 1 Н, модуль силы трения, возникающей между бруском и поверхностью стола, остаётся неизменным.

1) Из рисунка видно, что сила, приложенная к бруску равна 2 Н. Движение бруска равномерное, это означает, что эта сила уравновешивается силой трения: откуда

2) Пусть брусок перемещается с ускорением тогда по второму закону Ньютона: откуда Вес тела не меняется, поэтому сила трения остаётся постоянной:

3) Если показание динамометра увеличится в два раза, то брусок будет двигаться с ускорением, а не с постоянной скоростью.

4) Если заменить брусок на другой из того же материала, но вдвое большей массы и приложить к динамометру такую силу, что его показание останется прежним, то этой силы не хватит на преодоление силы трения покоя бруска, поскольку она возрастёт вдвое из-за того, что вес бруска увеличился вдвое.

5) При увеличении модуля силы, прикладываемой к динамометру от 0 Н до 1 Н модуль силы трения будет возрастать вместе с прикладываемой силой.

Сила трения

1. Для того чтобы тело (книгу, лежащую на столе, ящик, стоящий на полу, и т.п.) сдвинуть с места, к нему нужно приложить силу. При этом при постепенном увеличении силы тело какое-то время будет оставаться в покое, а при определённом значении приложенной силы начнёт перемещаться. Силу, возникающую при непосредственном соприкосновении двух тел, называют силой трения. Эта сила всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения.

На книгу, лежащую на столе, действуют в вертикальной плоскости уравновешивающие друг друга силы тяжести \( \vec_т \) , и упругости (реакции опоры), в горизонтальной плоскости действует приложенная к ней сила \( \vec \) . Поскольку книга какое-то время остается неподвижной, то это значит, что в горизонтальной плоскости действует ещё одна сила, равная по модулю силе \( \vec \) и направленная в противоположную ей сторону. Этой силой является сила трения покоя. Чем большая сила прикладывается к телу (пока оно не движется), тем больше сила трения покоя.

Сила трения покоя равна по модулю и направлена противоположно силе, приложенной к покоящемуся телу параллельно поверхности его соприкосновения с другим телом.

2. При некотором значении приложенной к телу силы \( \vec \) оно приходит в движение. В момент начала движения бруска сила трения покоя имеет максимальное значение \( \vec_ \) , которое равно силе трения скольжения. Чем больше сила давления тела на поверхность соприкосновения тел перпендикулярно этой поверхности (сила нормального давления), тем больше максимальная сила трения покоя, т.е. \( (F_)_=\mu N \) , где \( \mu \) — коэффициент трения.

Максимальная сила трения покоя прямо пропорциональна силе нормального давления.

Сила трения покоя препятствует началу движения тела. С другой стороны, сила трения покоя может быть причиной ускорения движения тела. Так, при ходьбе сила трения покоя \( F_ \) , действующая на подошву, сообщает нам ускорение. Сила \( F \) , равная по модулю силе трения покоя и направленная в противоположную сторону, сообщает ускорение опоре.

3. При движении тела на него тоже будет действовать сила трения, её называют силой трения скольжения. Сила трения скольжения — сила, действующая при скольжении одного тела по поверхности другого и направленная в сторону, противоположную перемещению тела. Она несколько меньше максимальной силы трения покоя и направлена в сторону, противоположную перемещению тела относительно соприкасающегося с ним тела.

Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нормального давления: \( (F_)_=\mu N \) . В этой формуле \( N \) — сила нормального давления, т.е. сила, действующая перпендикулярно поверхности соприкасающихся тел; \( \mu \) — коэффициент трения. Коэффициент трения характеризует поверхности соприкасающихся тел. Он определяется экспериментально и приводится в таблицах.

Причиной трения являются неровности поверхностей. В случае хорошо отшлифованных поверхностей молекулы, находящиеся на поверхностях тел, располагаются близко друг к другу, и силы межмолекулярного взаимодействия достаточно велики.

4. Если тело катится по поверхности другого тела, то на него тоже действует сила трения. Это — сила трения качения. Она прямо пропорциональна силе нормального давления (реакции опоры) \( N \) и обратно пропорциональна радиусу \( R \) катящегося тела: \( F_=\mu\frac \) , где \( \mu \) — коэффициент трения качения.

5. Существует целый ряд практических задач, в которых необходим учёт силы трения. Особенно важными являются задачи, связанные с движением транспорта. Хорошо известно, что для избежания аварий следует сохранять определённую дистанцию между автомобилями; в дождливую погоду или в гололедицу она должна быть больше, чем в сухую погоду.

Расстояние, которое проезжает автомобиль при торможении до полной остановки, называют тормозным путём. Рассчитывается тормозной путь но формуле \( s=\frac \) .

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. При измерении коэффициента трения брусок перемещали но горизонтальной поверхности стола и получили значение силы трения \( F_1 \) . Затем на брусок положили груз, масса которого в 2 раза больше массы бруска, и получили значение силы трения \( F_2 \) . При этом сила трения \( F_2 \)

1) равна \( F_1 \)
2) в 2 раза больше \( F_1 \)
3) в 3 раза больше \( F_1 \)
4) в 2 раза меньше \( F_1 \)

2. В таблице приведены результаты измерений силы трения и силы нормального давления при исследовании зависимости между этими величинами.

Закономерность \( \mu=N/F_ \) выполняется для значений силы нормального давления

1) только от 0,4 Н до 2,0 Н
2) только от 0,4 Н до 3 Н
3) только от 0,4 Н до 4,5 Н
4) только от 2,0 Н до 4,5 Н

3. При измерении силы трения брусок перемещали по горизонтальной поверхности стола и получили значение силы трения \( F_1 \) . Затем брусок перемещали, положив его на стол гранью, площадь которой в 2 раза больше, чем в первом случае, и получили значение силы трения \( F_2 \) . Сила трения \( F_2 \)

1) равна \( F_1 \)
2) в 2 раза больше \( F_1 \)
3) в 2 раза меньше \( F_1 \)
4) в 4 раза меньше \( F_1 \)

4. Два деревянных бруска массой \( m_1 \) и \( m_2 \) скользят по горизонтальной одинаково обработанной поверхности стола. На бруски действует сила трения скольжения \( F_1 \) и \( F_1 \) соответственно. При этом известно, что \( F_2=2F_1 \) . Следовательно, \( m_1 \)

1) \( m_1 \)
2) \( 2m_2 \)
3) \( m_2/2 \)
4) ответ зависит от значения коэффициента трения

5. На рисунке приведены графики зависимости силы трения от силы нормального давления. Сравните значения коэффициента трения.

1) \( \mu_2=\mu_1 \)
2) \( \mu_2>\mu_1 \)
3) \( \mu_2 <\mu_1 \)
4) \( \mu_2>>\mu_1 \)

6. Учащийся выполнял эксперимент по измерению силы трения, действующей на два тела, движущихся по горизонтальным поверхностям. Масса первого тела \( m_1 \) , масса второго тела \( m_2 \) , причем \( m_1 =2m_2 \) . Он получил результаты, представленные на рисунке в виде диаграммы. Какой вывод можно сделать из анализа диаграммы?

1) сила нормального давления \( N_2=2N_1 \)
2) сила нормального давления \( N_1=N_2 \)
3) коэффициент трения \( \mu_1=\mu_2 \)
4) коэффициент трения \( \mu_2=2\mu_1 \)

7. Два автомобиля одинаковой массы движутся один но асфальтовой дороге, а другой — по грунтовой. На диаграмме приведены значения силы трения для этих автомобилей. Сравните значения коэффициента трения ( \( \mu_1 \) и \( \mu_2 \) ).

1) \( \mu_2=0.3\mu_1 \)
2) \( \mu_2=\mu_1 \)
3) \( \mu_2=1.5\mu_1 \)
4) \( \mu_2=3\mu_1 \)

8. На рисунке приведён график зависимости силы трения от силы нормального давления. Чему равен коэффициент трения?

9. Санки весом 3 кг скользят по горизонтальной дороге. Сила трения скольжения их полозьев о дорогу 6 Н. Чему равен коэффициент трения скольжения полозьев о дорогу?

10. При движении тела массой 40 кг по горизонтальной поверхности действует сила трения скольжения 10 Н. Какой станет сила трения скольжения при уменьшении массы тела в 5 раз?

1) 1 Н
2) 2 Н
3) 4 Н
4) 5 Н

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A. Сила трения
Б. Коэффициент трения
B. Сила нормального давления

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ
1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется

12. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Сила трения покоя больше приложенной к телу силе.
2) Сила трения качения меньше силы трения скольжения при той же массе тела.
3) Коэффициент трения скольжения прямо пропорционален силе нормального давления.
4) Сила трения зависит от площади опоры движущегося тела при одинаково обработанной его поверхности.
5) Максимальная сила трения покоя равна силе трения скольжения.

Часть 2

13. Автомобиль, имея скорость 72 км/с, начинает тормозить с выключенным двигателем и проходит путь 100 м. Чему равны ускорение автомобиля и время торможения?

При измерении коэффициента трения брусок перемещали по горизонтальной поверхности стола

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: