Bài 16: Thực hành: Đo hệ số ma sát

Thực hành : xác định hệ số ma sát.A B Hình 1- Đo hệ số ma sát trên mặt phẳng nghiêng... Mục đích thí nghiệm:Vận dụng ph ơng pháp động lực học để nghiên cứu lực ma sát tác dụng vào một vậ

Thực hành : xác định hệ số ma sát.

A

B

Hình 1- Đo hệ số ma sát trên mặt phẳng nghiêng.

I Mục đích thí nghiệm:

Vận dụng ph ơng pháp động lực học để nghiên cứu lực ma sát tác

dụng vào một vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại, hệ số ma sát tr ợt, so sánh các giá trị

thu đ ợc từ thực nghiệm

II Cơ sở lý thuyết

Ph ơng pháp động lực học

1 Cho một vật nằm trên mặt phẳng nghiêng P, với góc nghiêng  so với mặt nằm ngang Khi  nhỏ , vật vẫn nằm yên trên P, không

chuyển động Tăng dần độ nghiêng, khi  đạt giá trị 0 nào đó vật

bắt đầu chuyển động tr ợt xuống với gia tốc a nào đó Đại l ợng :

0 = tg 0 (1)

có giá trị bằng hệ số ma sát nghỉ cực đại

2 Khi   0 , vật tr ợt nhanh dần đều với gia tốc a, độ lớn của a chỉ phụ thuộc góc nghiêng  và hệ số t - gọi là hệ số ma sát tr ợt :

a = g ( sina -  cosa ) (2)

Thực nghiệm cho thấy, trong hầu hết các tr ờng hợp àt

 0







cos

tan

g

a

a = g(sinα - àt cosα)

Gia tốc a xác định theo hệ thức : a = 2s/t2 , trong đó quãng đ ờng s

đo bằng th ớc mm, thời gian t đo bằng đồng hồ đo thời gian hiện số

điều khiển bằng công tắc và cổng quang điện Góc nghiêng α có thể

đọc ngay trên th ớc đo góc có quả dọi, gắn vào mặt phẳng nghiêng

1 Mặt phẳng nghiêng có gắn th ớc đo góc và quả rọi.

2 Nam châm điện gắn ở một đầu mặt phẳng nghiêng, có

hộp công tắc đóng ngắt để giữ và thả vật

3 Giá đỡ mặt phẳng nghiêng có thể thay đổi độ cao điểm kê nhờ khớp nối

4 Trụ kim loại (thép) đ ờng kính 3cm, cao 3cm

5 Máy đo thời gian có cổng quang điện E

6 Th ớc thẳng 600-800 mm

7 Ke 3 chiều để xác định vị trí vật

III Dụng cụ cần thiết

1 Đặt máng nghiêng có lắp nam châm điện N và cổng quang điện E lên giá đỡ Nam châm điện N đ ợc lắp ở đầu A của máng nghiêng, nối qua hộp công tắc, và cắm vào ổ A của đồng hồ đo thời gian nhờ một phích cắm có 5 chân Nếu đồng hồ đo thời gian đ ợc bật điện, ổ A sẽ cấp điện cho nam châm hoạt động Cổng quang điện E nối vào ổ B của đồng hồ đo thời gian

Hạ thấp khớp nối để giảm góc nghiêng , sao cho khi đặt mặt đáy trụ thép lên máng, trụ không thể tự tr ợt Điều chỉnh thăng bằng cho máng nghiêng nhờ các chân vít của giá đỡ, sao cho dây rọi song song với mặt phẳng th ớc đo góc

IV Lắp ráp thí nghiệm

a Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại.

V Trình tự thí nghiệm.

Đặt mặt đáy trụ thép lên mặt phẳng nghiêng Tăng dần góc

nghiêng a bằng cách đẩy từ từ đầu B của nó, để máng nghiêng tr

ợt trên thanh ngang của giá đỡ Chú ý giữ chắc giá đỡ

Khi vật bắt đầu tr ợt thì dừng lại, đọc và ghi giá trị 0 vào bảng 1 Lặp lại thí nghiệm 5 lần và ghi các giá trị đo đ ợc vào bảng 1

b Đo hệ số ma sát trượt.

V Trình tự thí nghiệm.

Đồng hồ đo thời gian làm việc ở MODE A B, thang đo 9,999s Nhấn khoá K để bật điện cho đồng hồ

Xác định vị trí ban đầu s0 của trụ thép : Đặt vật trụ kim loại lên

đầu A của máng nghiêng, sát với nam châm, mặt đáy tiếp xúc với mặt phẳng nghiêng Dùng miếng ke áp sát mặt nghiêng, đẩy ke

đến vị trí chạm vào trụ kim loại, để xác định vị trí đầu s0 của trụ trên th ớc đo Ghi giá trị s0 vào bảng 1 Nới lỏng vít để dịch chuyển cổng quang điện E đến vị trí cách s0 một khoảng s = 400mm, rồi vặn chặt vít, cố định vị trí cổng E trên máng nghiêng

Đ a khớp nối lên vị trí cao để

tạo góc nghiêng   0

Đọc giá trị  , ghi vào bảng 1

Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đ a chỉ thị số về giá trị 0000.

ấn nút trên hộp công tắc để thả cho vật tr ợt, rồi nhả nhanh tr ớc khi vật đến cổng E

Đọc và ghi thời gian tr ợt t vào bảng 1

Đặt lại trụ kim loại vào vị trí s0 và lặp lại 5 lần phép đo thời gian t

Kết thúc thí nghiệm : Tắt điện đồng hồ đo thời gian.

Chú ý : Hệ số ma sát phụ thuộc nhiều vào trạng thái bề mặt tiếp xúc giữa các vật ( bụi bậm, ẩm ớt, các vật bám dính trên mặt ) Vì vậy cần lau sạch các bề mặt tiếp xúc của máng nghiêng, vật tr ợt tr ớc khi thực hiện phép đo.

α0 α(rad)) tanα cosα s