Измерение ускорения свободного падения с помощью наклонной плоскости.

Рис. 3

N

F_тр

При движении тела по наклонной плоско-

F

Рис. 4

Запишем второй закон Ньютона в векторном виде и в проекциях на оси координат.

Ох: -F_тр + F_тsinα = ma

Oy: N - F_тcosα = 0

F_т = mg; F_тр = μ N; N = mgcosα; F_тр = μ mgcosα

Решая полученные уравнения, выразим ускорение свободного падения: .

Ускорение a вычисляем из формулы , так как начальная скорость бруска при скольжении по наклонной плоскости равна 0: . Видим, что для этого нужно измерить длину наклонной плоскости и время скольжения по ней бруска. Для вычисления sinα и cosα нужно знать длину и высоту наклонной плоскости: ,

Таблица 7

Для определения коэффициента трения скольжения положим трибометр на горизонтальную поверхность и с помощью динамометра равномерно протащим по нему брусок. В этом случае на брусок будут действовать 4 силы: сила тяжести, сила упругости пружины динамометра, сила трения, сила реакции опоры (см. рис. 5).

Рис. 5

При равномерном движении бруска эти силы будут попарно равны: F_тр=F_у, F_т=N, т. е. F_у=μ F_т, тогда коэффициент трения равен

В данном опыте сила упругости пружины динамометра оказалась равна 0, 2 Н, сила тяжести – 0, 6 Н, коэффициент трения μ =0, 33.

Теперь можно вычислить ускорение свободного падения:

Ускорение свободного падения =10, 9 м/с².