Τριβή ολίσθησης σε κεκλιμένο επίπεδο στη Φυσική Α? ΓΕΛ
ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ:
1. Τριβόμετρο (ΜΣ.285.0) ή ένα ράφι από ντουλάπι, για κεκλιμένο επίπεδο (π.χ. από τα ντουλάπια πάνω από τους νιπτήρες, διαστάσεων 105cm μήκους και 22,5cm πλάτους)
2. Ξύλινο παραλληλεπίπεδο (π.χ. το κουτί με τα μαγνητάκια, από το ξύλινο βαλιτάκι -σετ πηνίων ? μαγνητών, διαστάσεων ΜxΠxΥ=13cmx5,5cmx3cm και μάζας 162g)
3. Δύο βάσεις παραλληλόγραμμες (ΓΕ.010.0)
4. Δύο σφιγκτήρες τύπου G (ΓΕ.050.0)
5. Τρεις ράβδοι μεταλλικές (ΓΕ.030.2)
6. Δύο σύνδεσμοι απλοί (ΓΕ.020.0)
7. Δύο τούβλα (για να μην επιτρέπουν στο κεκλιμένο επίπεδο να γλιστρά)
8. Ζυγός ηλεκτρονικός (ΓΕ.130.0)
9. Μεζούρα
10. Μοιρογνωμόνιο (ΓΕ.200.0) ή Αεροστάθμη (ΜΡ.035.0) με δυνατότητα μέτρησης γωνιών
11. Αριθμομηχανή, για τις πράξεις
ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ:
P Επειδή το ράφι από τα ντουλάπια, που προτείνουμε για κεκλιμένο επίπεδο είναι σχετικά βαρύ, το στηρίζουμε σε μια οριζόντια ράβδο που με τη σειρά της στερεώνεται με συνδέσμους σε δύο άλλες κατακόρυφους ράβδους, τοποθετημένες σε μεταλλικές βάσεις στερεωμένες με σφιγκτήρες στον πάγκο μας.
P Το ξύλινο κουτί με τα μαγνητάκια το προτείνουμε για σώμα για λόγους ευκολίας. Εννοείται ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε οποιοδήποτε σώμα σχήματος ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου καθώς και οποιοδήποτε επίπεδο (σανίδα, τούβλο, αμαξίδιο χωρίς ρόδες, κλπ)
P Για τη μέτρηση της κλίσης του κεκλιμένου επιπέδου θα διευκόλυνε το αλφάδι που διαθέτει και μοιρογνωμόνιο ή το μοιρογνωμόνιο με την περιστρεφόμενη βελόνα (βλ. εικόνα), που μπορούμε να προμηθευτούμε από καταστήματα με εργαλεία ή από βιβλιοπωλεία.
P Για να προσδιορίσουμε την κλίση που αντιστοιχεί στη γωνία τριβής να μεγαλώνουμε σιγά ? σιγά τη γωνία δίνοντας και μια ανεπαίσθητη ώθηση στο σώμα προς τα κάτω. Σταματάμε όταν το σώμα αρχίζει να κινείται αργά προς τα κάτω.
P Για να μη γλιστράει το κεκλιμένο επίπεδο πάνω στον πάγκο μας βάζουμε ένα ή δύο τούβλα ως εμπόδια, που θα μας χρησιμεύσουν για να μετρήσουμε και την απόσταση που θα διανύσει το σώμα στο επίπεδο.
Πειραματική διαδικασία
1. Στερεώνουμε το κεκλιμένο επίπεδο με μικρή γωνία κλίσης, τοποθετούμε πάνω του το σώμα και ισορροπεί. Μετράμε τη γωνία κλίσης του (π.χ. 12?) και συμπεραίνουμε ότι είναι μικρότερη από τη γωνία τριβής.
2. Μεγαλώνουμε σιγά - σιγά τη γωνία του κεκλιμένου επιπέδου μέχρι το σώμα μόλις να αρχίσει να ολισθαίνει σ? αυτό. Μετράμε με το μοιρογνωμόνιο τη γωνία κλίσης του κεκλιμένου επιπέδου (π.χ. 20?). Αυτή είναι η γωνία τριβής (δηλ. φτ=20?). Από τους πίνακες των τριγωνομετρικών αριθμών βρίσκουμε ότι εφφτ=εφ20?=0,364 και συνφτ=0,94. Άρα ο συντελεστής τριβής είναι μ=εφφτ=0,364.
3. Ζυγίζουμε το σώμα και βρίσκουμε τη μάζα του (π.χ. m=142g= 0,142Kg). Την τριβή ολίσθησης υπολογίζουμε από τον τύπο Τ=μ·Ν=μ·m·g·συνφ=0,364·0,142Kg·9,8m/s2·0,94=0,48Ν.
4. Αφήνουμε το σώμα να ολισθήσει κατά μήκους του κεκλιμένου επιπέδου και μετράμε το μήκος της διαδρομής του μέχρι να σταματήσει στο εμπόδιο (τούβλο) στο τέλος της, έστω s=47cm=0,47m. Το έργο της τριβής θα είναι W=T·s=0,48N·0,47m=0,23J.
ΠΙΝΑΚΑΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΤΡΙΓΩΝΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ
|
Γωνία |
ημ |
συν |
εφ |
Γωνία |
ημ |
συν |
εφ |
||
|
Μοίρες ( ? ) |
Ακτίνια ( rad ) |
Μοίρες ( ? ) |
Ακτίνια ( rad ) |
||||||
|
0 |
0,000 |
0,000 |
1,000 |
0,000 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0,017 |
0.018 |
1,000 |
0,018 |
46 |
0.803 |
0,719 |
0,695 |
1,036 |
|
2 |
0,035 |
0,035 |
0,999 |
0,036 |
47 |
0,820 |
0,731 |
0,682 |
1,072 |
|
3 |
0,052 |
0,052 |
0,999 |
0,052 |
48 |
0,838 |
0,743 |
0,669 |
1,111 |
|
4 |
0,070 |
0,070 |
0,998 |
0,070 |
49 |
0,855 |
0,755 |
0,656 |
1,150 |
|
5 |
0,087 |
0,087 |
0,996 |
0,088 |
50 |
0,873 |
0,766 |
0,643 |
1,192 |
|
6 |
0,105 |
0,105 |
0,995 |
0,105 |
51 |
0,890 |
0,777 |
0,629 |
1,235 |
|
7 |
0,122 |
0,122 |
0,993 |
0,123 |
52 |
0,908 |
0,788 |
0,616 |
1,280 |
|
8 |
0,140 |
0,139 |
0,990 |
0,141 |
53 |
0,925 |
0,799 |
0,602 |
1,327 |
|
9 |
0,157 |
0,156 |
0,988 |
0,158 |
54 |
0,942 |
0,809 |
0,588 |
1,376 |
|
10 |
0,175 |
0,174 |
0,985 |
0,176 |
55 |
0,960 |
0,819 |
0,574 |
1,428 |
|
11 |
0,192 |
0,191 |
0,982 |
0,194 |
56 |
0,977 |
0,829 |
0,559 |
1,483 |
|
12 |
0,209 |
0,208 |
0,978 |
0,213 |
57 |
0,995 |
0,839 |
0,545 |
1,540 |
|
13 |
0,227 |
0,225 |
0,974 |
0,231 |
58 |
1,012 |
0,848 |
0,530 |
1,600 |
|
14 |
0.244 |
0,242 |
0,970 |
0,249 |
59 |
1,030 |
0,857 |
0,515 |
1,664 |
|
15 |
0,262 |
0,259 |
0,966 |
0,268 |
60 |
1,047 |
0,866 |
0,500 |
1,732 |
|
16 |
0,279 |
0,276 |
0,961 |
0,287 |
61 |
1,065 |
0,875 |
0,485 |
1,804 |
|
17 |
0,297 |
0,292 |
0,956 |
0,306 |
62 |
1,082 |
0,883 |
0,470 |
1,881 |
|
18 |
0,314 |
0,309 |
0,951 |
0,325 |
63 |
1,100 |
0.891 |
0,454 |
1,963 |
|
19 |
0,332 |
0,326 |
0,946 |
0,344 |
64 |
1,117 |
0,899 |
0,438 |
2,050 |
|
20 |
0,349 |
0,342 |
0,940 |
0,364 |
65 |
1,134 |
0,906 |
0,423 |
2,145 |
|
21 |
0,367 |
0,358 |
0,934 |
0,384 |
66 |
1,152 |
0,914 |
0,407 |
2,246 |
|
22 |
0,384 |
0.375 |
0,927 |
0,404 |
67 |
1,169 |
0,921 |
0,391 |
2,356 |
|
23 |
0,401 |
0,391 |
0,921 |
0,425 |
68 |
1,187 |
0,927 |
0,375 |
2,475 |
|
24 |
0,419 |
0,407 |
0,914 |
0,445 |
69 |
1,204 |
0,934 |
0,358 |
2,605 |
|
25 |
0,436 |
0,423 |
0,906 |
0,466 |
70 |
1,222 |
0,940 |
0,342 |
2,747 |
|
26 |
0,454 |
0,438 |
0,899 |
0,488 |
71 |
1,239 |
0,946 |
0,326 |
2,904 |
|
27 |
0,471 |
0,454 |
0,891 |
0,510 |
72 |
1,257 |
0,951 |
0,309 |
3,078 |
|
28 |
0,489 |
0,470 |
0,883 |
0,532 |
73 |
1,274 |
0,956 |
0,292 |
3,271 |
|
29 |
0,506 |
0,485 |
0,875 |
0,554 |
74 |
1,292 |
0,961 |
0,276 |
3,487 |
|
30 |
0,524 |
0,500 |
0,866 |
0,577 |
75 |
1,309 |
0,966 |
0,259 |
3,732 |
|
31 |
0,541 |
0,515 |
0,857 |
0,601 |
76 |
1,326 |
0,970 |
0,242 |
4,011 |
|
32 |
0,559 |
0,530 |
0,848 |
0,625 |
77 |
1,344 |
0,974 |
0,225 |
4,331 |
|
33 |
0,576 |
0,545 |
0,839 |
0,649 |
78 |
1,361 |
0,978 |
0,208 |
4,705 |
|
34 |
0,593 |
0,559 |
0,829 |
0,675 |
79 |
1,319 |
0,982 |
0,191 |
5,145 |
|
35 |
0,611 |
0,574 |
0,819 |
0,700 |
80 |
1,396 |
0,985 |
0,174 |
5,671 |
|
36 |
0,628 |
0,588 |
0,809 |
0,727 |
81 |
1,414 |
0,988 |
0,156 |
6,314 |
|
37 |
0,646 |
0,602 |
0,799 |
0,754 |
82 |
1,431 |
0,990 |
0,139 |
7,115 |
|
38 |
0,663 |
0,616 |
0,788 |
0,781 |
83 |
1,449 |
0,993 |
0,122 |
8,144 |
|
39 |
0,681 |
0,629 |
0,777 |
0,810 |
84 |
1,466 |
0,995 |
0,105 |
9,514 |
|
40 |
0,698 |
0,643 |
0,766 |
0,839 |
85 |
1,484 |
0,996 |
0,087 |
11,43 |
|
41 |
0,716 |
0,658 |
0,755 |
0,869 |
86 |
1,501 |
0,998 |
0,070 |
14,30 |
|
42 |
0,733 |
0,669 |
0,743 |
0,900 |
87 |
1,518 |
0,999 |
0,052 |
19,08 |
|
43 |
0,751 |
0.682 |
0,731 |
0,933 |
88 |
1,536 |
0,999 |
0,035 |
28,64 |
|
44 |
0,768 |
0,695 |
0,719 |
0,966 |
89 |
1,553 |
1,000 |
0,018 |
57,29 |
|
45 |
0,785 |
0,707 |
0,707 |
1,000 |
90 |
1,571 |
1,000 |
0,000 |
|
Το υλικό της σελίδας σε αρχεία για αποθήκευση: 1. Οδηγός ΕΚΦΕ (doc)