ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 19.5: Сила трения

План исследования

Для доказательства того, что сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения, необходимо провести эксперимент с одним и тем же телом, но в разных положениях относительно поверхности. Мы будем использовать брусок с параллельными гранями разной площади (например, кирпич или деревянный брус). Ключевым условием является сохранение неизменной силы нормального давления на опору, которая равна весу тела N=mg. Если при изменении площади контакта показания динамометра останутся прежними, гипотеза подтвердится.

Ход работы и вычисления

1. Положите брусок на горизонтальную поверхность стола сначала на его наибольшую грань. Прикрепите к нему динамометр и равномерно тяните за него так, чтобы брусок двигался прямолинейно и равномерно. Запишите показание динамометра F₁. Это значение равно силе трения скольжения F_тр1.

2. Переверните тот же самый брусок на наименьшую грань. Площадь соприкосновения уменьшилась, но масса и, следовательно, сила нормального давления N остались неизменными. Повторите измерение: тяните брусок равномерно и запишите показание динамометра F₂ (F_тр2).

3. Сравните полученные значения. В идеальных условиях должно выполняться равенство:

На практике из-за шероховатости поверхностей значения могут немного отличаться, но разница будет несущественной по сравнению с изменением площади. Например, если F₁=2,0 Н, а F₂=2,1 Н, то относительная погрешность мала, что свидетельствует об отсутствии прямой зависимости от площади.

Проверка и вывод

Согласно закону Амонтона — Кулона, сила трения скольжения определяется формулой F_тр =νN, где ν — коэффициент трения, зависящий только от материалов трущихся поверхностей и их состояния, но не от площади контакта. Поскольку в нашем опыте N (вес бруска) и материалы поверхностей не менялись, теоретическая сила трения должна быть постоянной. Экспериментальные данные подтверждают это: изменение площади опоры не привело к пропорциональному изменению силы трения. Следовательно, сила трения скольжения действительно не зависит от площади соприкосновения тел.