Съдържание

Условие Отговори Решение

BelPhO 2014, Областен етап, 9–11 клас — Задача 6. Закон Кулона –Амонтона.

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от BelPhO 2014

Республиканская физическая олимпиада 2014 год (III этап). Экспериментальный тур

9 класс.

Полный комплект состоит из двух заданий, на выполнение каждого отводится два с половиной часа. Сдавать работу следует после выполнения обоих заданий. Задания могут быть не равноценными, поэтому ознакомьтесь с условиями обеих задач.
Ознакомьтесь с перечнем оборудования – проверьте его наличие и работоспособность. При отсутствии оборудования или сомнении в его работоспособности немедленно обращайтесь к представителям оргкомитета.
При оформлении работы каждую задачу и каждую ее часть начните с новой страницы. Первая половина тетради предназначена для чистовика – вторая для черновика.
Все графики рекомендуем строить на листе миллиметровой бумаги, выданном для выполнения каждого задания. Обязательно пронумеруйте и подпишите все построенные графики. Листы миллиметровой бумаги вложите в свою тетрадь.
Подписывать тетради, отдельные страницы и графики запрещается.
В ходе работы можете использовать ручки, карандаши, чертежные принадлежности, калькулятор.
Со всеми вопросами, связанными с условиями задач (но не с их решениями), обращайтесь к представителям Жюри.

Желаем успехов в выполнении данных заданий!

10 класс.

Полный комплект состоит из двух заданий, на выполнение каждого отводится два с половиной часа. Сдавать работу следует после выполнения обоих заданий. Задания могут быть не равноценными, поэтому ознакомьтесь с условиями обеих задач.
Ознакомьтесь с перечнем оборудования – проверьте его наличие и работоспособность. При отсутствии оборудования или сомнении в его работоспособности немедленно обращайтесь к представителям оргкомитета.
При оформлении работы каждую задачу и каждую ее часть начните с новой страницы. Первая половина тетради предназначена для чистовика – вторая для черновика.
Все графики рекомендуем строить на листе миллиметровой бумаги, выданном для выполнения каждого задания. Обязательно пронумеруйте и подпишите все построенные графики. Листы миллиметровой бумаги вложите в свою тетрадь.
Подписывать тетради, отдельные страницы и графики запрещается.
В ходе работы можете использовать ручки, карандаши, чертежные принадлежности, калькулятор.
Со всеми вопросами, связанными с условиями задач (но не с их решениями), обращайтесь к представителям Жюри.

Желаем успехов в выполнении данных заданий!

11 класс.

Полный комплект состоит из двух заданий, на выполнение каждого отводится два с половиной часа. Сдавать работу следует после выполнения обоих заданий. Задания могут быть не равноценными, поэтому ознакомьтесь с условиями обеих задач – планируйте свое время!
Ознакомьтесь с перечнем оборудования – проверьте его наличие и работоспособность. При отсутствии оборудования или сомнении в его работоспособности немедленно обращайтесь к представителям оргкомитета.
При оформлении работы каждую задачу и каждую ее часть начните с новой страницы. Первая половина тетради предназначена для чистовика – вторая для черновика.
Все графики рекомендуем строить на листе миллиметровой бумаги, выданном для выполнения каждого задания. Обязательно пронумеруйте и подпишите все построенные графики. Листы миллиметровой бумаги вложите в свою тетрадь.
Подписывать тетради, отдельные страницы и графики запрещается.
В ходе работы можете использовать ручки, карандаши, чертежные принадлежности, калькулятор.
Со всеми вопросами, связанными с условиями задач (но не с их решениями), обращайтесь к представителям Жюри.

Желаем успехов в выполнении данных заданий!

Условие

11 класс. Задание 2. Закон Кулона –Амонтона.

Условие первого задания так велико, что во втором вам предлагается полная свобода творчества!
Оборудование: две пачки по 5 полосок бумаги, скрепленные скобами, нитки, динамометр.

Делайте, что хотите и как хотите (только опишите свои гениальные находки!), но ответьте на основании экспериментальных данных на следующие вопросы:

1. Справедливо ли утверждение, что сила трения пропорциональна силе нормальной реакции?

2. Правда ли, что сила трения между двумя телами не зависит от площади их соприкосновения?

3. Чему равен коэффициент трения бумаги о бумагу? (не забудьте о погрешности)

4. На сколько процентов коэффициент трения покоя превышает коэффициент трения скольжении?

Отговори

Решение

Задание 11- 2. Закон Кулона –Амонтона.

В принципе схема проведения экспериментов почти очевидна. Выданные и скрепленные пачки бумаги следует совместить так, чтобы листы противоположных пачек находились друг между другом. Один конец такой «сцепки» следует закрепить, ко второму прикрепить динамометр, с помощью которого можно измерять силы требуемые для того, чтобы растянуть бумажные полоски. На полоски сверху следует класть грузы.

Схема опыта: две пачки бумажных полосок, вложенных друг между другом, сверху лежит груз; левый зажим со стрелкой «закрепить», правый зажим со стрелкой «к динамометру».

Измерения следует проводить аккуратно и не спеша, фиксируя момент начала движения и, затем, измеряя силу при медленном и по возможности равномерном движении.
Измерения можно проводить в различной последовательности.
Так в таблице 1 приведены значения максимальной силы трения покоя $F_{\text{пок.}}$ и силы трения скольжения $F_{\text{ск.}}$ при полностью задействованных полосках бумаги при различных массах грузов. В этом случае число трущихся поверхностей равно $n = 9$ .

Таблица 1.

$m$ ,г	$F_{\text{ск.}}$ ,Н	$F_{\text{пок.}}$ ,Н	$N$ ,Н
10	0,35	0,40	0,1
20	0,60	0,65	0,2
30	0,85	0,90	0,3
50	1,30	1,50	0,5
60	1,50	1,80	0,6
70	1,70	2,00	0,7
80	2,00	2,40	0,8
100	2,50	2,90	1,0
120	2,90	3,50	1,2

Ниже представлены графики полученных зависимостей

График «Зависимость силы трения от нормальной реакции, число поверхностей - 9»: по горизонтали «Нормальная реакция (Н)» от 0,0 до 1,3, по вертикали «Сила трения (Н)» от 0,0 до 4,0. Две прямые из начала координат: верхняя по ромбам (трение покоя, до 3,5 при 1,2 Н), нижняя по кружкам (трение скольжения, до 2,9 при 1,2 Н). — Зависимость силы трения от нормальной реакции число поверхностей - 9

Полученные результаты позволяют дать ответы на поставленные вопросы:

Справедливо ли утверждение, что сила трения пропорциональна силе нормальной реакции?

Да, справедливо, так как полученные зависимости являются линейными и проходящими через начало координат, следовательно сила трения пропорциональная силе нормальной реакции.

Правда ли, что сила трения между двумя телами не зависит от площади их соприкосновения?

Для ответа на этот вопрос необходимо Рузы по разному располагать грузы на полосках, так чтобы изменялась площадь трущихся поверхностей. Данное оборудование не позволяет экспериментально обнаружить зависимость силы трения от площади соприкосновения.

Чему равен коэффициент трения бумаги о бумагу? (не забудьте о погрешности)

Наиболее точно и обосновано можно определить коэффициент трения, используя для обработки полученных результатов метод наименьших квадратов.
Теоретически измеренная зависимость имеет вид $F = n\mu N$ . Расчеты параметров полученных зависимостей приводят к следующим значениям коэффициентов трения
Скольжения $\mu_{\text{ск.}} = 0{,}258 \pm 0{,}007$ ;

Покоя $\mu_{\text{пок}} = 0{,}314 \pm 0{,}007$ .

На сколько процентов коэффициент трения покоя превышает коэффициент трения скольжении?

Различие между полученными значениями является значимым, коэффициент трения покоя превышает коэффициент трения скольжения примерно на 15%.

Оригинал в Архива: 3_etap_2014_experimental_problems.pdf · официални решения: 3_etap_2014_experimental_solutions.pdf