Báo cáo thí nghiệm: Thực hành xác định hệ số ma sát

Bài 25: Thực hành: Xác định hệ số ma sát

Báo cáo thí nghiệm: Thực hành xác định hệ số ma sát

Họ và tên.................................. Lớp..................... Tổ............

Tên bài thực hành: Xác định hệ số ma sát trượt.

I. Mục đích thí nghiệm:

+ Xác định bằng thực nghiệm hệ số ma sát trượt và hệ số ma sát nghỉ giữa hai vật.

+ Rèn luyện kỹ năng sử dụng lực kế, mặt phẳng nghiêng, thước đo góc, máy đo thời gian hiện số… qua đó củng cố các thao tác cơ bản về thí nghiệm và xử lý kết quả.

+ Củng cố kiến thức về lực ma sát, cân bằng lực, động học, động lực học và tĩnh học.

II. Cơ sở lý thuyết

+ Hệ số ma sát:

+ Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi một vật có xu hướng trượt (chưa trượt) trên bề mặt một vật khác do có ngoại lực tác dụng và có tác dụng cản trở xu hướng trượt của vật.

    - Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:

    Gốc: trên vật có xu hướng trượt (chỗ tiếp xúc).

    Phương: song song (tiếp tuyến) với mặt tiếp xúc.

    Chiều: ngược chiều với ngoại lực tác dụng.

Độ lớn: luôn cân bằng với thành phần tiếp tuyến của ngoại lực, có giá trị cực đại tỉ lệ với áp lực ở mặt tiếp xúc: F_msn(max) = μ_n.N với μ_n là hệ số ma sát nghỉ, không có đơn vị.

+ Lực ma sát trượt có độ lớn: tỉ lệ với áp lực ở mặt tiếp xúc: F_mst = μ_t.N với μ_t là hệ số ma sát trượt (phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc, nó không có đơn vị và dùng để tính độ lớn lực ma sát).

+ Gia tốc của vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng: a = g.(sinα – μ.cosα) với α là góc nghiêng.

III. Phương án thí nghiệm

* Cách xác định hệ số ma sát trượt dùng mặt phẳng nghiêng là:

    + Cho một vật nằm trên mặt phẳng nghiêng P, với góc nghiêng α so với mặt nằm ngang. Khi α nhỏ, vật vẫn nằm yên trên P, không chuyển động. Khi ta tăng dần độ nghiêng α ≥ α₀, vật chuyển động trượt xuống dưới với gia tốc a. Độ lớn của a chỉ phụ thuộc góc nghiêng α và hệ số μ_t - gọi là hệ số ma sát trượt:

a = g.(sinα - μ_t.cosα)

    + Bằng cách đo a và α ta xác định được hệ số ma sát trượt μ_t:

* Tiến trình thí nghiệm:

    - Chuẩn bị dụng cụ: Mặt phẳng nghiêng có thước đo góc, vật trụ kim loại, máy đo thời gian hiện số, thước thẳng có GHĐ 800mm.

    - Thao tác thực nghiệm.

       + Đặt hai cổng quang điện E, F cách nhau s = 600 mm.

       + Điều chỉnh góc nghiêng α để có α₁ khoảng 20^o - 30^o sao cho vật trượt trên máng.

       + Đặt máy đo thời gian ở chế độ MODE A ↔ B với ĐCNN 0,001 s.

       + Đặt trụ kim loại lên đầu A, đáy tiếp xúc mặt phẳng nghiêng, mặt đứng gần sát E nhưng chưa che khuất tia hồng ngoại.

       + Nhấn nút RESET, thả cho vật trượt, lặp lại thí nghiệm 3 lần.

       + Thực hiện lại thao tác với các góc α₂ ≠ α₁.

* Ghi số liệu:

    + Đọc số đo thời gian t ứng với α₁ rồi lập bảng số liệu với các giá trị của t, a và μ_t.

    + Lập bảng số liệu tương tự với α₂.

    + Xử lí số liệu.

IV. Kết quả thí nghiệm

Xác định góc nghiêng giới hạn: α₀ = 18^o và s₀ = 0,6 m

Bảng 25.1: Xác định hệ số ma sát trượt