НОФ 2019, Подбор · експеримент · 16 юни — Задача 1. Отлепяне на магнити

Увод

На фиг. 1 са показани два магнита с форма на паралелепипед, със страни $a$, $b$ и $c$, намагнитени в посока на страната $c$, т.е. с магнитни полюси, намиращи се върху успоредните стени $ab$. Ако магнитите са поставени с разноименните си полюси един към друг, при сравнително малко разстояние $d$ между полюсите силата на привличане между магнитите може да бъде представена с формулата:

където $k$ е параметър, зависещ от размерите на магнитите, а $F_0$ е т.нар. сила на отлепяне, т.е. силата, нужна магнитите да бъдат разделени, когато полюсите им се допират. Основна част от тази задача е да определите силата на отлепяне на два неодимови магнита, без да разполагате с уред, чрез който можете да измерите силата непосредствено.

Уреди и материали

1. Два еднакви неодимови магнита с размери $15\,\mathrm{mm}\times10\,\mathrm{mm}\times5\,\mathrm{mm}$ и маса $5.6\,\mathrm g$, намагнитени успоредно на късата си страна.
2. Две еднакви пластмасови релси с L-образно напречно сечение. Дължината на релсите е $L=1.000\,\mathrm m$, а дебелината им — $d=3.0\,\mathrm{mm}$.
3. Двупосочен силомер с обхват $5\,\mathrm N$ и регулируема нула на скалата. Силомерът може да измерва както сили на опън (дърпане), така и сили на натиск (бутане).
4. Хартиена ролетка с милиметрова скала.
5. Хронометър.
6. Топка пластилин.
7. Два листа милиметрова хартия (повече няма да ви бъдат дадени).
8. Листа за писане (ще ви бъдат давани допълнителни при поискване).

Задачи за изпълнение

Предложете метод и определете:

• коефициента $\mu$ на триене между магнита и пластмасовата релса;
• силата $F_0$ на отлепяне на двата магнита.

В зависимост от метода на работа двете търсени величини може да бъдат определени в произволен ред. Според начина на решение е възможно също така част от дадените уреди или материали да не са ви нужни.

Вашата крайна оценка зависи от:

• обосновката на метода;
• табличното и графично представяне на данните;
• получения краен резултат;
• оценката на грешката на крайния резултат.

Данни

Приемете, че земното ускорение е $g=9.81\,\mathrm{m/s^2}$.

Внимание

Не оставяйте силомера натоварен, когато не работите с него. Не натоварвайте силомера със сила, по-голяма от неговия обхват. При нужда регулирайте нулата на скалата. За повреди на силомера, дължащи се на неправилно или невнимателно боравене с него, няма да ви бъде даден нов силомер.