1. Расчеты

1. Рассчитать коэффициент трения скольжения по результатам каждого опыта по формуле (9).

2. Найти среднее арифметическое значение коэффициентов трения для каждой пары материалов.

3. Рассчитать абсолютную погрешность определения коэффициента трения скольжения для каждой пары материалов как для прямых измерений.

4. Рассчитать относительную погрешность измерений.

71

Описания лабораторных работ	Механика
5. Окончательный результат для каждой пары материалов записать в виде:
μ = μср ±	μ

2. Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1. Что называется трением? В чем причина его появления?

2. Запишите формулу, по которой рассчитывается сила трения?

3. От чего зависит коэффициент трения скольжения?

4. Приведите примеры «полезного» и «вредного» действия сил трения.

5. Какой вывод можно сделать из результатов работы?

72

Механика	Описания лабораторных работ
ПРОТОКОЛ
измерений к лабораторной работе №23
Выполнил(а)_____________________	Группа__________________

Материалы, из которых изготовлены тела:

m₁ −________________; m₂ −_________________; m₃ −__________________;

Материал поверхности цилиндра – сталь.

№

Сталь −

Сталь −

Сталь −

п/п

α,

β,

μ

α,

β,

μ

α,

β,

μ

град

град

град

град

град

град

1

2

3

4

5

Среднее значение

Дата________ Подпись преподавателя___________________

73

Описания лабораторных работ Молекулярная физика

Лабораторная работа № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ МЕТОДОМ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

Цель работы: Определить коэффициент линейного расширения твёрдых

тел.

Приборы и принадлежности: прибор для определения линейного расши-рения тел, индикатор, штангенциркуль, термометр, металлические и стеклян-ный стержни, пробирка с держателем.

Общие положения

Тепловым расширением называется увеличение линейных размеров и объемов тел, происходящих при повышении их температуры. Линейное тепло-вое расширение характерно для твердых тел. Объемное тепловое расширение происходит как в твердых телах, так и в жидкостях.

Линейное тепловое расширение характеризуется коэффициентом линей-ного расширения (средним коэффициентом линейного расширения) α в данном интервале температур. Экспериментальное определение α осуществляется ме-тодами дилатометрии. Дилатометрия − раздел физики и измерительной техни-ки, изучающий зависимость изменения размеров тел от внешних воздействий: температуры, давления и т.д. Приборы, применяемые в дилатометрии, называ-

ют дилатометрами.
Если l1 − начальная длина тела при температуре t1, а					l= l − l1 − увеличе-
ние длины тела при нагревании его на		t градусов, то α характеризует относи-
тельное удлинение	l тела, которое происходит при его нагревании на один
	l
градус:	1
		1		l .
	α =		⋅		(1)
		t		l
				1
Длина тела при температуре t определяется формулой
	l = l0 (1 + αt ),				(2)

в этом случае l₀ − длина тела при температуре 0°С.

Коэффициент линейного расширения зависит от природы вещества, его численное значение обычно малая величина порядка (10⁻⁵ ÷10⁻⁶ ) ⋅1 °C. При

изменении температуры в широком интервале коэффициент линейного расши-рения растёт с увеличением температуры.

В интервале температур, исследуемом в данной работе, коэффициент ли-нейного расширения можно считать величиной постоянной. Получим расчёт-ную формулу для определения коэффициента линейного расширения, исполь-зуя уравнение (2).

74

Молекулярная физика Описания лабораторных работ

Длина тела при температуре t₁:

l₁ = l₀ (1 + αt₁ ).

Длина этого же тела при температуре t₂:

l₂ = l₀ (1 + αt₂ ).

Решая систему двух уравнений, получим:

α =	l2 − l1			.	(3)
			t
	l t	− l
	1 2	2	1

Удлинение l образца определяют экспериментально методом Д.И. Мен-делеева , нагревая его от начальной температуры t₁ до температуры кипения во-ды t₂, а затем рассчитывают коэффициент линейного расширения. Так как уд-линение l << l, то можно считать, что l₂ ≈ l₁, и для расчета использовать фор-мулу:

α =			1		⋅	l	.	(4)
	(t	2	− t	)		l
			1			1

Тепловое расширение тел учитывается при конструировании всех устано-вок, приборов, машин, работающих в переменных температурных условиях.

Подготовка к работе

(ответы представить в письменном виде)

1. В чем состоит цель работы?

2. Какие физические величины измеряются непосредственно (прямые измере-ния)?

3. По какой формуле Вы будете рассчитывать коэффициент линейного расши-рения? Поясните смысл обозначений, входящих в формулу.

Выполнение работы

1. Измерить длину l₁ образца штангенциркулем. Поместить образец в пробир-ку.

2. Заполнить пробирку на 3/4 ее длины водой и измерить начальную темпера-туру t₁ воды.

3. Привести в контакт толкатель индикатора с образцом и зафиксировать ин-дикатор. Записать цену деления индикатора C_и.

4. Совместить нулевое деление шкалы индикатора со стрелкой.

5. Включить нагреватель и довести воду в пробирке до кипения.

6. Снять отсчет удлинения N образца по индикатору и выключить нагреватель. Вынуть из пробирки образец.

7. Заменить горячую воду холодной.

8. Провести измерения со вторым и третьим образцами по пунктам 1−7.

75

Описания лабораторных работ Молекулярная физика

Оформление отчета