Лабораторная работа № 1 «Исследование зависимости силы трения от веса тела»
Оборудование
1 динамометр ;
2 набор грузов ;
3 штатив с муфтами и лапкой;
4 трибометр.
Ход работы.
1 Кладут деревянный брусок на горизонтально расположенную линейку и. нагрузив его сначала одним, потом двумя и тремя грузами, тянут динамометр по возможности равномерно вдоль линейки. Таким образом измеряют силу тяги (равную силе трения). Затем взвесив брусок и грузы на динамометре (сила нормального давления), находят коэффициент трения μ т. е. отношение силы трения Fтр. к силе нормального давления
Здесь вес тела определяется как сумма весов грузов и бруска. При этом надо взвешивать брусок вместе с грузами. Таким образом, погрешность при определении веса тела можно принять равной 0,05 н. Такой же величины может достигнуть погрешность при измерении силы тяги.
2 Составить таблицу
Вес тела P (н) Сила трения F (н) K=Fтр./ P ﻉ= ∆Кср / Кср.
3 Определить коэффициент трения μ (н)
4 Определить относительную погрешность измерений
ﻉ= ∆ Кср/Кср.
Кср.= ( К1 + К2 + К3 ) / 3
∆ К1= │Кср. - К1│
∆ К2= │ К ср. - К2│
∆ К3= │К ср. - К3│
∆Кср = ( ∆ К1 + ∆ К2 +∆ К3 ) / 3
5 Сделать выводы о зависимости силы трения от веса.
Контрольные вопросы:
1 Что такое сила трения? От чего зависит сила трения?
2 Понятие веса тела. Отличие веса от силы тяжести.
3 Какие виды сил ещё изучены? Охарактеризовать их.
ТЕРМОЭЛЕМЕНТ, термопара , прибор в виде комбинации из двух проводников, дающих термоэлектрический ток. Применяется для измерения тепловой и лучистой энергии и весьма малых переменных электрических токов (гл. обр. высокочастотных). Для измерения температур как средних, так и высоких изготовляют термоэлементы из двух разнородных металлов в виде двух одинаковой длины проволок, спаянных на одном конце. Спаянный конец помещается в пункте, температура которого требуется измерить. Два других конца соединяются с гальванометром (с малым сопротивлением) проводами, симметрично (во избежание погрешностей) расположенными по отношению к термоэлементу и к измерительному прибору, для взаимного компенсирования термоэдс, возникающих в других частях цепи. Получающиеся термоэдс пропорциональны разности температуры спая и температуры двух свободных концов термопары, от которых идут провода к гальванометру. При выборе термоэлемента берут проводники с относительно малыми термоэдс (порядка 10 -5 V/°C) и по возможности тонкие (с малой теплоемкостью, чтобы термопара могла быстро следовать за изменениями температуры).
Для измерения от 0 до 100°С применяют пару константан — медь, дающую около 40·10 -6 V/°C нагрева. Выше 100°С (до +600°С) применяют пару серебро — константан. Для измерения очень высоких температур применяют: 1) пару платина — сплав платины с 10% иридия (до +1100°С) и 2) пару платина-сплав платины с 10% родия (до +1600°С). Для той же цели используются пары железо — константан, никель — нихром и некоторые специальные сплавы, например, хромель — алюмель. Обе проволоки термоэлемента для предохранения спая от загрязнения и других повреждений заключают в фарфоровую трубку, запаянную с одного конца, и изолируют друг от друга асбестом, а также запаивают в кварцевые или из особого огнеупорного вещества трубки. Для измерения очень малых разностей применяют термопары с большой термоэдс (порядка 120·10-6 V/°C нагрева), например, пару «сплав висмута с 5% олова — сплав висмута с 3% сурьмы». Прибор для этой цели называется термоэлектрическим столбиком и составляется из 30—40 соединенных последовательно термоэлементов. Его применяют, например, для исследования распределения энергии в спектре. В этой термобатарее бруски, входящие в отдельные пары, располагают зигзагом так, что все четные пары обращены в одну сторону, а нечетные — в другую; бруски изолированы друг от друга асбестовым картоном. Собранная батарея имеет вид кубика или параллелепипеда и заделывается в металлическую оправу.
Термоэлемент применяют для измерения весьма малых переменных токов. Для этого спай термоэлемента нагревается измеряемым током, а другие концы замыкаются на чувствительный гальванометр. Существует много различных конструкций таких термоэлементов, но наиболее употребительных соединений можно отметить два. На фиг. 1 две разнородные проволоки С и D в точке К припаяны к цельной проволоке АВ, нагревающей спай К проходящим по ней измеряемым током. На фиг. 2 разнородные проволоки спаяны в точке К крестом. Одна пара их присоединена к гальванометру, а другая — к источнику измеряемого тока.
Соединение по фиг. 1 имеет то преимущество, что подогревающая спай проволока однородна, и при той же силе тока спай будет нагрет до большей температуры, чем в случае фиг. 2, где подогревающий элемент состоит из проволок различного удельного сопротивления и нагревается неравномерно.