Šmykové trenie a valivý odpor-protokol

POMÔCKY : 3 silomery (rozsah do 5N a 1N), 5 vodorovných dosiek s povrchom z rôzneho materiálu, 3 hranoly, posuvné kovové valčeky, dĺžkové meradlo, posuvné meradlo
ÚLOHA : Zistite závislosti pre veľkosť trecej sily Ft a pre valivý odpor.
POSTUP:1)Pripravíme si pracovnú plochu a postupne robíme merania, ktoré máme dané v úlohách.
ÚLOHA 1: Vyjadríme závislosť trecej sily Ft jedného hranola od tlakovej sily Fn.

Postupne na hranol pridávame ďalšie dva.
ÚLOHA 2: Vyjadri veľkosť trecej sily Ft ako funkciu styčnej plochy.
ÚLOHA 3: Na meranie použijeme dosky s rôznym povrchom a určujeme treciu silu Ft.
ÚLOHA 4: Meriame treciu silu pri rôznych rýchlostiach.
ÚLOHA 5: Na dosku si poukladáme kovové valčeky a zmeriame valivý odpor najprv pre jeden hranol a postupne naň pridávame ďalšie dva.
NAMERANÉ HODNOTY:
1.
Fn Ft f=Ft/Fn
N N ––
1. 1,75 0,5 0,29
2. 3,45 0,75 0,22
3. 5,20 1,25 0,24
Fn1=1,75N
Fn2=1,7N
Fn3=1,75N
2.
S Fn Ft f=Ft/Fn
m² N N ––
1. 0,007 1,75 0,5 0,29
2. 0,002 1,75 0,6 0,34
3. 0,003 1,75 0,5 0,29
3.
čís.mer. Fn materiál Ft f=Ft/Fn
1. 1,75N hladké drevo 0,7N 0,4
2. 1,75N hobra 0,8N 1,03
3. 1,75N tkanina 0,7N 0,4
4. 1,75N molitan 1,5N 0,86
5. 1,75N brúsny papier 1,0N 0,6






4.
čís.mer. Fn v Ft f=Ft/Fn
N m/s N ––
1. 1,75 0,2 0,6 0,34
2. 1,75 0,4 0,75 0,43
3. 1,75 0,05 0,5 0,29
5.
čís.mer. Fn Ft ξ
N N ––
1. 1,75 0 0
2. 3,45 0,25 0,0003
3. 5,20 0,5 0,004
VÝPOČTY:

1. f=Ft/Fn f=0,75/3,45 f=1,25/5,20
f=0,5/1,75 f=0,22 f=0,24
f=0,29

2. a= 0,1216m S1=a.b S2=b.c S3=a.c
b= 0,0586m S1=0,1216.0,05886 S2=0,0586.0,0286 S3=0,1216.0,0286
c= 0,0286m S1=0,007m² S2=0,002m² S3=0,003m²

f=Ft/Fn f=0,6/1,75 f=0,5/1,75
f=0,5/1,75 f=0,34 f=0,29
f=0,29

3. f=všade počítame podľa Ft/Fn

4. s = 0,699m (dĺžka dosky)
d = 0,1216m (dĺžka hranola) v1=s/t v2=0,578/1,5 v3=0,578/11
s= 0,578m (dĺžka dosky po odčítaní d) v1=0,578/3 v2=0,4m/s v3=0,05m/s
t1=3s v1= 0,2m/s
t2=1,5s
t3=11s

5. r=4mm Ft=ξ.Fn/r Ft =ξ.Fn/r Ft=ξ.Fn/r
r=4.10ֿ³(0,004m) 0=ξ.1,75/0,004 0,25=ξ.3,45/0,004 0,5=ξ.5,20/0,004
ξ = 0 ξ = 0,0003 ξ =0,004

HODNOTENIE: Spolu sme robili 17 meraní a tie sme rozdelili do piatich tabuliek. V prvej tabuľke sú zapísané merania, v ktorých sme zisťovali iba súčiniteľa šmykového trenia (f). Treciu silu (Ft)zisťujeme vo všetkých meraniach, ale v prvej a poslednej tabuľke sme merali inak. V každom meraní sme pridali jeden hranol, to znamená, že sa zvyšovala tlaková sila Fn. Vzorec na výpočet súčiniteľa šmykového trenia je f=Ft/Fn. Tento vzorec sme použili v každom meraní. V druhej tabuľke sú zapísané merania, kde sme mali vypočítať obsah plochy, ktorá sa trie o povrch a následne sme mali zmerať treciu silu. V tomto prípade sme merali trikrát a v každom meraní sme po ploche ťahali hranol v inej polohe, čo znamená, že bol vždy iný obsah(S). V tretej tabuľke sú zapísané merania, kde sme hranol ťahali vždy po inom materiále. V tabuľke číslo štyri sme mali zistiť rýchlosť hranola ťahaného po ploche. K tomu sme potrebovali dĺžku dráhy a čas. Dĺžka dráhy bola 0,699m, ale aby bol výpočet presný museli sme od tejto hodnoty odpočítať dĺžku hranola. Po odpočítaní bola teda výsledná dĺžka dráhy 0,578m. Potom sme hranol ťahali v rôznych rýchlostiach (3s;1,5s ; 11s). Rýchlosť sme vypočítali zo vzťahu v=s/t. V poslednej tabuľke sú zapísané merania, kde sme mali vypočítať rameno valivého odporu(ξ). V prvom prípade bola táto hodnota nulová, lebo aj trecia sila bola nulová. Trecia sila bola nulová preto, lebo hranol bol položený na valčekoch a pohyboval sa sám- bol veľmi ľahký. Ale keď sme na hranol položili ešte jeden a potom ďalší hranol, trecia sila sa zvyšovala, lebo aj tlaková sila sa zvýšila. Rameno valivého odporu sme mohli vypočítať podľa vzorca Ft=ξ.Fn/r. V tomto vzorci je použitý aj polomer valčekov, po ktorých sa hranol posúval. ZÁVER: Všetky merania sme robili so silomerom, ktorý mal rozsah 5N. V tomto meraní sme zistili, že trecia sila závisí od tlakovej sily, od materiálu, po ktorom teleso ťaháme a od rýchlosti akou teleso ťaháme. Trecia sila nezávisí od toho, akú plochu (S) má teleso, ktoré ťaháme.

Zdroje:

Fyzika pre 2.ročník gymnázií -