Logo
Logo

Трение качения

Пусть по горизонтальной поверхности катится без проскальзывания тело, имеющее в вертикальной плоскости круглое сечение. С течением времени скорость тела будет уменьшаться. Это явление объясняется действием силы трения качения. Под действием силы тяжести катящееся тело будет давить на поверхность, и она будет деформироваться. В свою очередь, со стороны деформированной поверхности на катящееся тело будет действовать сила, имеющая горизонтальную составляющую, которая препятствует движению. Это и есть сила трения качения $F_{{тр}}$.

При увеличении деформации поверхности возрастает сила трения качения. Поэтому мы воспользуемся мягкой основой, по которой будем катать стальной шарик. Чтобы сообщить шарику необходимую скорость, будем его скатывать с наклонного уголка, закрепленного в штативе. Угол наклона следует подобрать таким образом, чтобы при скатывании с вершины уголка шарик останавливался, чуть не доезжая до края основы.

Теоретические расчёты показывают, что путь $s$, пройденный шариком до остановки по горизонтальной поверхности, связан с начальной высотой $H$ выражением $$s= \frac{RH}{k}-s_0$$ Здесь $R$ — радиус шарика, $k$ — постоянный размерный коэффициент, значение которого Вам надо определить, $s_0$ — постоянная, которая зависит от особенностей конструкции установки.

1 Измерьте радиус шарика;

2 исследуйте зависимость $s(H)$;

3 постройте график зависимости $s(H)$;

4 определите значение коэффициента $k$.

Примечание: длина окружности $L$ связана с диаметром круга $D$ соотношением $L= \pi D$, где $\pi$ — безразмерный коэффициент, значение которого равно $\pi = 3,14$.

Оборудование: металлический шарик, мягкая основа, линейка или сантиметровая лента, уголок, штатив с лапкой, миллиметровая бумага для построения графика.