Измерение трения скольжения

[PapaKarlo]

Andrey173 в сообщении #343622 писал(а):

Но если тянуть бруском динамометр то получается что сила упругости и сила трения направлены в одну сторону, от чего в этом (уже другом) случае зависит растяжение пружины.

Andrey173 в сообщении #343576 писал(а):

Насколько я знаю сила упругости - эта сила которая возникает при деформации тела и стремится вернуть ему первоначальное состояние. Значит она должна как и сила трения быть направлена против движения.

Сила упругости направлена против направления деформации пружины, что отражает знак минус в законе Гука: $\vec F=-k\vec x$. Деформация в этом случае и есть движение (частей пружины).

Представьте себе, что Вы зацепили динамометр за крюк, хорошо вбитый в стену, и начинаете потихоньку тянуть динамометр с противоположной стороны. Один конец пружины, ближе к крюку в стене, будет (условно) неподвижным, а противоположный конец пружины будет двигаться. Деформация пружины (смещение противоположного конца) направлена от стены, а сила - к стене.

Теперь заменим стену бруском и рассмотрим "стабильную" ситуацию: деформация пружины уже не меняется, любая часть динамометра и брусок движутся равномерно и прямолинейно. Фрагмент пружины (обозначим его $1$) на конце, противоположном точке закрепления на бруске, движется без ускорения. На него действуют две силы: сила тянущей динамометр руки (в сторону от бруска) и равная ей по модулю и противоположная по направлению сила упругости, действующая со стороны соседнего, более близкого к бруску фрагмента пружины ($2$). По третьему закону Ньютона на этот фрагмент пружины, также движущийся без ускорения, тоже действуют две уравновешивающие друг друга силы: сила со стороны фрагмента $1$ и сила со стороны фрагмента $3$. Продолжая продвигать наше рассмотрение в сторону бруска, мы прийдем к последнему фрагменту $N$ пружины. На него действуют две силы: со стороны фрагмента $N-1$ - в сторону от бруска (в направлении его движения) и со стороны бруска (крючок опускаем из рассмотрения) - против направления движения бруска. Наконец, мы приходим к силам, действующим на собственно брусок (в горизонтальном направлении). Это: сила, действующая в соответствии с 3-м законом Ньютона со стороны фрагмента пружины $N$, она направлена по направлению движения бруска, и сила трения - в противоположном направлении. Происхождение силы со стороны фрагмента $N$ пружины - упругость деформированной пружины.

Нарисуйте рисунок по этому объяснению - будет легче разобраться.

Еще более простая аналогия: (мысленно) поднимите и расположите динамометр вертикально так, чтобы брусок повис на пружине. В этом случае динамометр будет измерять вес бруска - силу, которая растягивает пружину. А сила упругости пружины будет стремиться вернуть деформацию пружины к нулю (внутри бруска) и "противодействовать" весу бруска, компенсируя действующую на брусок силу тяжести.

Еще одно важное замечание: сила (почти) всегда действует со стороны одного тела на другое тело; при определении равнодействущей допустимо складывать только те силы, которые действуют на одно и то же тело - не складывайте силы, фигурирующие в 3-м законе Ньютона, это бессмысленно: они равны и направлены противоположно, но действуют на разные тела!

И последний совет - решая задачи, рисуйте: тела, силы, перемещения, скорости и т.д. Очень помогает.

[Архипов]

Andrey173 в сообщении #343576 писал(а):

Теперь вариант из учебника:
Цитата:
Чтобы измерить силу трения скольжения деревянного бруска по доске, надо прикрепить к нему динамометр. Затем равномерно двигать брусок по доске, держа динамометр горизонтально. При этом на брусок в горизонтальном направлении действуют две силы. Одна - сила упругости пружины динамометра, направленная в (оО) сторону движения, вторая сила- это сила трения, направленная против движения. И т.к. он движется равномерно, то это значит что равнодействующая этих двух сил равна нулю. Следовательно эти две силы равны по модулю но противоположны по направлению.

Плохое объяснение.
Чтобы измерить силу трения скольжения деревянного бруска по доске, надо прикрепить один конец динамометра к штативу, а второй конец - к бруску так, чтобы динамометр был в горизонтальном положении. Затем равномерно двигать доску по горизонтальной поверхности стола. В процессе равномерного движения доски выполнить отсчет показания динамометра. Повторить опыт 5 раз, записывая показания динамометра. Потом вычислим среднее арифметическое от 5 значений и получим численное значение силы трения. Динамометр - измерительный инструмент.
======
В таком опыте мы устраняем четыре погрешности, по сравнению с опытом из цитаты:
1)обеспечиваем автоматически горизонтальное положение динамометра
2)если доску двигать с переменной скоростью (трясущейся рукой), то на показания динамометра это не повлияет
3)удобно считывать показания на неподвижном динамометре (меньше вероятность ошибки в отсчете)
4) Возможные случайные погрешности измерения устраняем осреднением пяти результатов (доска, в отличие от бруска, имеет переменный коэффициент трения по своей длине и направлению движения, так как у бруска трется одна и та же поверхность, а у доски трущаяся поверхность обновляется в движении).

[Andrey173]

PapaKarlo спасибо, прочитал законы Ньютона, теперь все понятно)
Можете посоветовать хороший учебник по физике? . Интересует механика.

[PapaKarlo]

Andrey173 в сообщении #343712 писал(а):

Можете посоветовать хороший учебник по физике? . Интересует механика.

Ох, у Вас и просьбы... "Хороший" (в отличие от плохого) учебник каждый определяет для себя; да и нет, наверное, одного, самого хорошего.

Но дело не в этом. Если я правильно понял, Вы учитесь в 8-м классе и законов Ньютона еще не изучали (то, что Вы самостоятельно ознакомились, это замечательно; без самостоятельной работы все обучение вообще никому не нужно). Тут ведь вот какая есть проблема: классическая механика существенно опирается как минимум на дифференциально-интегральное исчисление (производные, интегралы); если Вы с этим пока совсем не знакомы, то при чтении большинства хороших учебников будете на этом спотыкаться. Но если Вас это не смущает, и Вы, во-первых, готовы параллельно подтянуться в этой области математики, а во-вторых, сможете иногда опустить непонятную математику и попытаться уловить качественную сторону дела (а это в некоторых случаях все-таки почти невозможно), то круг хороших учебников расширится. Еще одна сложность - я не знаю хороших школьных учебников физики (не то, чтобы их не было - просто я не знаю).

1) Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С.Ландсберга. Т.1. Хорош в данном случае тем, что математика совсем простая, дифференциально-интегральное исчесление для изложения математической стороны дела не привлекается. Но этим же и "плох", поскольку так можно изложить лишь частные случаи. Будете читать - имейте это в виду; в дальнейшем можете столкнуться с существенно иным изложением, а нет ничего хуже, чем ограниченное изложение, положенное на девственно чистое восприятие: создает очень устойчивые предубеждения.

2) Д.В.Сивухин. Общий курс физики. т.1 - это уже учебник для ВТУЗа, но некоторые вводные замечания по математике имеются, могут облегчить дело.

3) С.Э.Хайкин. Физические основы механики. Хорош, в частности, тем, что есть много неформальных разъяснений помимо формального изложения.

4) И.В.Савельев. Курс общей физики, т.1 - ВТУЗовский учебник.

5) Фейнмановские лекции по физике, т.1. ФЛФ - вообще очень хорошая книга, где заметная часть физики изложена очень доступно (для ВУЗа надо, конечно, больше, но это, как я понял, пока неактуально).

6) Э.Роджерс. Физика для любознательных, т.1. Популярное изложение механики. Из предисловия:

Цитата:

Книга Роджерса может представить интерес в первую очередь для тех читателей, которые по своей специальности далеки от физики, успели забыть школьный курс, но серьезно интересуются этой наукой. Она окажется ценным пособием для преподавателей физики в средних школах, техникумах и вузах, любящих свое дело. Наконец, «Физику для любознательных» могут с пользой изучать любознательные школьники старших классов.

Сам я эту книгу читал давно и по диагонали; в ней также есть "математические вставки", т.е. излагается минимально необходимая математика.

И не абсолютизируйте мои "методические" указания. Может, кто еще подскажет Вам хорошую литературу, которая, естественно, не ограничивается этим малюсеньким списком.

[Gravist]

Andrey173 в сообщении #343712 писал(а):

Можете посоветовать хороший учебник по физике? . Интересует механика.

+ с хорошими иллюстрациями: Дж.Орир "Физика" в 2-х томах

[Andrey173]

Да дело в том что мне очень интересна физика и математика) Хочу связать свою будущую профессию с ними.
Спасибо всем кто ответил. Пожалуй начну с физики для любознательных) Я бы с радостью потратил все свое свободное время на физику и математику но мне попутно надо еще готовится по другим предметам к школе так что боюсь не потяну.

[PapaKarlo]

Andrey173 в сообщении #343848 писал(а):

Пожалуй начну с физики для любознательных

Только воспринимайте ее как популярную книгу, т.е. настройте себя, что не все изложено с достаточной строгостью - с тем, чтобы в будущем быть готовым переучиться.

[Andrey173]

Я сайт хороший нашел. Могу кинуть вдруг пригодится кому. Хотел узнать это не будет считаться рекламой?

[PapaKarlo]

Andrey173 в сообщении #344040 писал(а):

Я сайт хороший нашел. Могу кинуть вдруг пригодится кому. Хотел узнать это не будет считаться рекламой?

Лучше отправьте ссылку в ЛС тем участникам, мнение которых предполагаете компетентным (или прямо модератору). На форуме есть раздел Интернет-ресурсы (Ф), но по понятным причинам не все могут добавлять туда сообщения.

[PapaKarlo]

(о хорошем сайте)

Andrey173 в сообщении #344040 писал(а):

Я сайт хороший нашел. Могу кинуть вдруг пригодится кому.

ИМХО, сайт может рассматриваться в первую очередь как индекс в книге, список тем, подлежащих изучению. Сам сайт говорит о своих ограничениях:

Цитата:

Здесь размещена информация по школьной физике:
1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. ваши собственные разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

Т.е. последовательное и систематичное изложение, присущее хорошему учебнику, может и отсутствовать. К тому же, сайт находится в состоянии развития, многие разделы только заявлены, но не заполнены (потому - лишь индекс). Т.о., на учебник сайт не тянет, да и изложение слишком "куцее". К тому местами не вполне соответствующее современным физическим представлениям.

"Против" я бы не сказал, но и для "за" особых причин не вижу. Насчет того, реклама или нет, и можно ли ссылку давать - спросите у модератора.

[Andrey173]

Да я и не заявлял его как учебник. Просто есть очень хорошие статьи. Ладно рискну http://www.physbook.ru/index.php
Особенно понравились статьи на тему сил.

[Архипов]

Andrey173 в сообщении #343848 писал(а):

Да дело в том что мне очень интересна физика и математика) Хочу связать свою будущую профессию с ними.
Спасибо всем кто ответил. Пожалуй начну с физики для любознательных) Я бы с радостью потратил все свое свободное время на физику и математику но мне попутно надо еще готовится по другим предметам к школе так что боюсь не потяну.

А разве в школе нет такого предмета, как профориентация? На таких уроках рассказывают о выборе трудового пути и показывают на реальных примерах многие профессий. Прежде всего молодой человек выбирает судьбу (жизненный путь, карьера, семья, место жительства), потом - род занятий, потом - место учебы или работы. А школьные предметы расширяют наш кругозор, компетенцию (знания), прагматизм (умения). Все школьные предметы полезны (иначе их бы убрали из программы). Если успешно осваиваем все школьные предметы (от физкультуры до иностранных языков), то мы будем готовы к освоению любой профессии и к любому роду занятий.

[Andrey173]

Ну я и написал что готовлюсь по другим предметам тоже) Просто не изучаю их глубже школьной программы.

[Gravist]

(Оффтоп)

Andrey173 в сообщении #344799 писал(а):

Ну я и написал что готовлюсь по другим предметам тоже

Ворчу на правах деда: лето на дворе, а ты, вон с утра за комп уселся... А побегать, мячик попинать?

[Andrey173]

Хватит, я за последние пару лет вдоволь отдохнул. Нужно нагонять программу) До ГИА меньше года осталось. *Хотя я скачал сегодня демо версию, по математике халява*