№5 зертханалық жұмыс. Сырғанау үйкеліс күшін зерттеу
Бұл жұмыста білеушені горизонталь бетпен динамометр арқылы бірқалыпты тартады: бірқалыпты қозғалыста динамометрдің көрсеткіші сырғанау үйкеліс күшіне тең. Білеушенің массасы мен беттің түрі өзгертіліп, үйкеліс күшінің қалай өзгеретіні бақыланады. Салыстыру үшін тыныштық үйкелісі мен домалау үйкелісі де өлшенеді.
Жұмыстың мақсаты. Сырғанау үйкеліс күшінің неге тәуелді екенін зерттеу, сырғанау, тыныштық және домалау үйкелістерін салыстыру, үйкеліс күшінің пайдасы мен зиянына мысалдар келтіру.
Осы тақырыпқа ҚМЖ жасауОқу мақсаттары
- 7.2.2.6тыныштық, домалау және сырғанау үйкелістерін сипаттау
- 7.2.2.7үйкеліс күшінің пайдасы мен зиянына мысалдар келтіру
Құрал-жабдықтар
- ілмегі бар ағаш білеуше
- өлшеу шегі 4–5 Н динамометр
- әрқайсысы 100 г жүктер жиыны
- ағаш тақтай (бағыттауыш сызғыш)
- мата, резеңке немесе зімпара қағаз жолақтары
- екі-үш дөңгелек қарындаш
Жұмыс барысы
- 1
Білеушені динамометрге іліп, оның салмағын P өлшеңіз.
- 2
Білеушені тақтайға қойып, динамометрді горизонталь ұстап, білеуше бірқалыпты қозғалатындай тартыңыз. Көрсеткішті — сырғанау үйкеліс күшін жазыңыз.
- 3
Тарту күшін баяу арттырып, білеуше орнынан қозғалар алдындағы ең үлкен көрсеткішті белгілеңіз — бұл тыныштық үйкеліс күшінің ең үлкен мәні.
- 4
Білеушенің үстіне 100 г бір жүк, содан кейін екі және үш жүк қойыңыз; әр жолы салмақ пен сырғанау үйкеліс күшін өлшеңіз.
- 5
Білеушені мата, резеңке немесе зімпара қағаз жолағына қойып, сол жүктемеде өлшеуді қайталаңыз.
- 6
Білеушені дөңгелек қарындаштардың үстіне қойып, оны бірқалыпты домалату үшін қажет күшті өлшеңіз.
- 7
Әр тәжірибе үшін μ = Fүйк / N қатынасын есептеңіз.
- 8
Сырғанау, тыныштық және домалау үйкеліс күштерін салыстырыңыз.
Қысқаша теория
Үйкеліс бір дене екінші денеге тиіп тұрғанда пайда болады. Дене бетпен сырғанаса, сырғанау үйкеліс күші әрекет етеді; домаласа — домалау үйкеліс күші; оны тартып жатса да, дене әлі орнынан қозғалмаса — тыныштық үйкеліс күші. Үйкеліс күші қозғалысқа немесе денені қозғалтуға тырысқан бағытқа қарсы бағытталады.
Үйкелістің себептері — беттердің бір-біріне ілінісетін бұдырлары және жанасқан денелер бөлшектерінің өзара тартылуы. Сондықтан үйкеліс күші беттердің қандай материалдан жасалғанына және қалай өңделгеніне байланысты. Беттерді майлағанда немесе тегістегенде үйкеліс азаяды. Үйкеліс күшінің өлшем бірлігі, басқа күштер сияқты, ньютон (Н).
Дене бетке неғұрлым күшті қысылса, сырғанау үйкеліс күші соғұрлым үлкен. Горизонталь бетте қысым күші N білеушенің салмағына P тең. Тәжірибе көрсеткендей, Fүйк = μ·N, мұндағы μ — үйкеліс коэффициенті: оның өлшем бірлігі жоқ, ол беттердің материалына тәуелді. Сырғанау үйкеліс күші жанасу ауданына іс жүзінде тәуелді емес.
Білеуше бірқалыпты қозғалса, тарту күші үйкеліс күшін теңгереді, сондықтан динамометр дәл үйкеліс күшін көрсетеді. Бірдей жүктемеде домалау үйкелісі сырғанау үйкелісінен әлдеқайда аз, ал тыныштық үйкелісінің ең үлкен мәні сырғанау үйкеліс күшінен сәл артық.
Виртуалды тәжірибе
«Механикалық зертхана» симуляциясында «Қозғалыс» режимін, одан кейін «Көлбеу жазықтық» бөлімін таңдаңыз. Білеуше мен оның массасын таңдап, «Бірқалыпты тарту» батырмасын басыңыз да, динамометр көрсеткішін жазыңыз. Бұрышты бірдей қалдырыңыз, ең кішісін алған дұрыс, алдымен массаны, сосын білеушенің материалын өзгертіңіз: бұрыш пен масса бірдей болғанда көрсеткіштердің айырмашылығы үйкеліс күшінің әртүрлілігінен болады. Көлбеу тақтайда динамометр тек үйкелісті ғана көрсетпейтінін ескеріп, тәжірибелерді бір бұрышта ғана салыстырыңыз.
Осы тақырыптағы тағы бір симуляция: Ньютон заңдары: арба, күш және үйкеліс
Өлшеу кестесі
№5 зертханалық жұмыс · Физика, 7 сынып. Сырғанау үйкеліс күшін зерттеу
Аты-жөні, сыныбы: ____________________ Күні: __________
| Тәжірибе № | Бет | Жүкті білеушенің массасы m, кг | Қысым күші N = P, Н | Үйкеліс күші Fүйк, Н | μ = Fүйк / N |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | |||||
| 2 | |||||
| 3 | |||||
| 4 | |||||
| 5 |
Есептеу және қорытынды
Горизонталь бетте N = P = m·g, g ≈ 9,8 Н/кг.
Мысалы, массасы 0,1 кг білеуше: N = 0,98 Н, үйкеліс күші 0,30 Н, μ = 0,30 / 0,98 ≈ 0,31.
Мысалы, 100 г-дық екі жүкпен: m = 0,3 кг, N = 2,94 Н, үйкеліс күші 0,90 Н, μ ≈ 0,31. Үйкеліс күші қысым күшімен бірге 3 есе өсті, ал μ өзгерген жоқ.
Динамометрдің қателігі — бөлік құнының жартысы (мысалы, бөлік құны 0,1 Н болса, ±0,05 Н). Бір бетпен жасалған тәжірибелердегі μ мәндерінің айырмасы осы қателіктен аз болса, оларды бірдей деп санауға болады.
Қорытынды үлгісі: Жұмыс барысында мен сырғанау үйкеліс күшін зерттедім. Қысым күші … есе артқанда үйкеліс күші … есе артты, демек үйкеліс күші қысым күшіне … . Ағаштың ағаш бойымен үйкеліс коэффициенті μ ≈ … , … бойымен — … . Тыныштық үйкеліс күшінің ең үлкен мәні сырғанау үйкеліс күшінен … , ал домалау үйкелісі … .
Бақылау сұрақтары
Неліктен білеушені бірқалыпты тарту керек?
Жауабын көру
Бірқалыпты қозғалыста тарту күші үйкеліс күшін теңгереді, сондықтан динамометрдің көрсеткіші үйкеліс күшіне тең болады.
Тыныштық, сырғанау және домалау үйкелістерінің айырмашылығы неде?
Жауабын көру
Тыныштық үйкелісі дене орнынан қозғалғанға дейін әрекет етеді; сырғанау үйкелісі — дене сырғанағанда; домалау үйкелісі — дене домалағанда. Бірдей жүктемеде домалау үйкелісі қалған екеуінен әлдеқайда аз.
Сырғанау үйкеліс күші неге тәуелді?
Жауабын көру
Денені бетке қысатын күшке және жанасатын беттердің материалы мен өңделуіне тәуелді.
Үйкеліс күшінің пайдасына мысалдар келтіріңіз.
Жауабын көру
Үйкеліс арқасында біз тайғанамай жүреміз, көліктің тежегіштері жұмыс істейді, шегелер мен түйіндер берік ұсталады, сіріңке тұтанады.
Үйкеліс күшінің зиянына мысалдар келтіріп, оны азайту жолдарын атаңыз.
Жауабын көру
Үйкеліс машина бөлшектерін және аяқ киімнің табанын тоздырады, механизмдерді қыздырады. Оны майлау, беттерді тегістеу, сырғанауды домалаумен алмастыру — подшипниктер мен дөңгелектер арқылы азайтады.
Қауіпсіздік техникасы
- Динамометр серіппесін шкаласының шегінен артық созбаңыз.
- Білеуше үстелден ұшып кетпес үшін оны кенет емес, баяу тартыңыз.
- Жүктерді білеушеге абайлап қойыңыз, олардың еденге құлап кетпеуін қадағалаңыз.
- Зімпара қағазды қолыңызға және үстелдің бетіне жүргізбеңіз.
Мұғалімге
Осы жұмыстың тақырыбына ҚМЖ мен БЖБ-ны Bilim Plus Ұстаз кабинетінде ЖИ оқу мақсаттарының коды бойынша жинайды. Симуляцияны сыныпқа беруге не тақтаға шығаруға болады.
Жиі қойылатын сұрақтар
- Құрал-жабдықсыз орындауға бола ма?
- Иә, виртуалды зертханалық жұмыс бар: «Механикалық зертхана» симуляциясы, «Қозғалыс» режимі, «Көлбеу жазықтық» бөлімі. Оны компьютерде немесе телефонда орындауға болады, ал нәтижені журналға рәсімдеу — мұғалімнің талабы бойынша.
- Қорытындыны қалай жазу керек?
- Сырғанау үйкеліс күші қысым күшіне және беттердің түріне қалай тәуелді екенін жазып, μ-дің алынған мәндерін келтіріңіз және сырғанау, тыныштық, домалау үйкелістерін салыстырыңыз.
- Үйкеліс күші білеушенің қай қырымен қойылғанына тәуелді ме?
- Іс жүзінде тәуелді емес. Өзіңіз тексеріңіз: сол жүктемеде білеушені алдымен кең, содан кейін тар қырымен қойыңыз — динамометр көрсеткіштері жақын болады.