Измерения и вычисления

1. Определение коэффициента трения покоя.

1. Для деревянного и металлического брусков определить предельные углы трения. Опыты повторить не менее 5 раз с каждым телом и взять среднее значение φ₀.

2. Вычислить коэффициенты трения покоя и определить погрешности измерений и вычислений.

3. Результаты представить в виде таблицы.

2. Определение коэффициента трения скольжения.

1. Переместив на наклонную плоскость брусок, включить электромагнит и установить угол φ>φ₀.

2. Определить время, в течение которого тело проскальзывает путь L и вычислить по формуле (5) коэффициент трения скольжения.

3. Для деревянного и металлического брусков проделать опыт при трех разных углах наклона, определяя для каждого φ значение μ_С как среднее из пяти измерений.

4. Найти средние значения μ_С для деревянного и металлического брусков соответственно. Оценить погрешности измерений и вычислений.

5. Результаты представить в виде таблицы.

3. Определение коэффициента трения качения.

1. Для различных углов φ (не менее 5 – 7) определить ускорение шара а, используя формулу L = at²/2. Все измерения повторить не менее трех раз и взять средние значения а для каждого φ.

2. Построить график зависимости а от φ. На этом же графике построить кривую , т.е. график ускорения шара без учета трения качения.

3. Определить угол φ₁, соответствующий точке пересечения графиков. Этот угол приблизительно соответствует появлению скольжения.

4. Экстраполяцией графика а(φ) определить предельный угол φ₀, при котором шар находится еще в покое.

5. Для углов φ₀<φ<φ₁ вычислить коэффициенты трения качения k по формуле (8).

6. Для углов φ₀<φ<90⁰, считая скольжение практически чистым (без качения), вычислить коэффициенты трения скольжения μ_С по формуле (5).

7. Оценить погрешности измерений и вычислений. Результаты представить в виде таблицы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение силы трения.

2. Чем отличаются друг от друга трение покоя, трение скольжения и трение качения?

3. Приведите примеры использования законов трения живыми организмами.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Определение числа авогадро

Цель работы: рассчитать на основе эксперимента число Авогадро.

Приборы и принадлежности: микроскоп биологический, микроскоп МПВ-1, эмульсия, осветитель.

Описание установки и краткая теория.

За единицу количества вещества в системе СИ принят один моль. Моль – количество вещества системы, содержащее столько же структурных элементов (молекул, атомов, ионов, электронов, других частиц), сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углеродаС¹². Количество структурных элементов в одном моле называется числом Авогадро (NA). Это число является одной из важнейших постоянных. Оно используется при определении многих величин (массы молекулы, заряда электрона, постоянной Больцмана и др.). Поэтому важно знать его точное значение. Известно более 20 методов определения числа Авогадро. Наиболее точные из них основаны на данных о плотности и строении кристаллов. Зная массу моля кристалла , его плотность , объём элементарной ячейки V и число молекул в ней N, можно вычислить число Авогадро: . В случае ячейки кубической формыV = a³. Постоянная решетки a находится экспериментально по рентгенограммам, получаемым в результате дифракции рентгеновских лучей вкристалле.

Французский физик Х. Перрен в своих исследованиях пришел к выводу, что, так как броуновские частицы вовлекаются в тепловое движение, то они должны вести себя подобно гигантским молекулам, и на них должны распространяться закономерности кинетической теории. На этом основании к взвешенным в жидкости мелким твердым частицам он применил закон распределения молекул газа по высоте:

,

где n0 и n00 - число броуновских частиц в единице объема соответственно на высотах h и h0 , m – масса этой частицы, k – постоянная Больцмана.

Учитывая выталкивающее действие жидкости на твердые частицы, закон запишется:

,

где чи ж - плотности частицы и жидкости, – средний радиус частиц. Отсюда можно выразить число Авогадро, если размер частиц найден независимым способом.

Заменим в последней формуле постоянную Больцмана отношением универсальной газовой постоянной к числу Авогадро и, выразив последнее, получим:

(*)