A kísérlet célkitűzései: A súrlódási erőtípusok és a közegellenállási erő kísérleti vizsgálata.

Átírás

1 A kísérlet célkitűzései: A súrlódási erőtípusok és a közegellenállási erő kísérleti vizsgálata. Eszközszükséglet: Mechanika I. készletből: kiskocsi, erőmérő, súlyok A/4-es írólap, smirgli papír gyurma pingpong labda 2 db vonalzó, körző, olló, ragasztó, kartonlap 1. feladat Ha ellökünk az asztalon egy fahasábot, akkor bizonyos út megtétele után megáll. Newton I. törvénye szerint a hasáb mozgásállapota egy erő hatására változhat meg. Esetünkben ez az asztal és a hasáb érintkező felületei között fellépő csúszási súrlódási erő. Ez az erő akadályozza a felületek egymáshoz képesti elmozdulását. Vizsgáljuk meg, hogy milyen tényezőktől függ ez az erő! 2. ábra 1. ábra Kísérleti eszközök Ha egy testet az asztalon állandó sebességgel húzunk, akkor a rá ható erők eredője zérus. Tehát az F húzóerő éppen egyenlő a csúszási súrlódási erővel (2. ábra). Ha egy rugós erőmérővel húzzuk a testet, akkor az erőmérőt leolvasva megkapjuk a súrlódási erő nagyságát is. Vedd elő a Mechanika I. készletből az 1. képen látható eszközöket: erőmérő, súlyok, kiskocsi. Mérd le a kocsi súlyát! G kocsi = N 1. oldal

2 Fordítsd fel a kocsit és akaszd be az erőmérőt az S kampó segítségével annak végébe! Húzd egyenletesen a kocsit az asztal lapján? Mekkora a felületek között ható súrlódási erő? Növeld a felületeket összenyomó erő nagyságát úgy, hogy a kocsiba egyre több súlyt teszel! Mérd meg minden esetben a súrlódási erő nagyságát! Töltsd ki az 1. táblázatot! Felületeket összenyomó F ny erő (N) F súrl súrlódási erő (N) 1. táblázat Milyen összefüggés van a nyomóerő és a súrlódási erő között? feladat Végezd el az előző kísérletet úgy, hogy először egy A/4-es papírlapon, majd egy smirgli papíron húzod a felfordított kocsit! Figyelj arra, hogy a kísérlet alatt a papír ne mozduljon el! Töltsd ki a 2. táblázatot! Felületeket összenyomó F ny erő (N) F súrl súrlódási erő papíron (N) F súrl súrlódási erő smirgli papíron (N) 2. táblázat Mit tapasztaltál? oldal

3 3. feladat Ha egy testet az asztalon meg szeretnénk mozdítani, akkor arra erőt kell kifejtünk. Tegyél bele a felfordított kiskocsiba egy 0,5 N-os súlyt és az erőmérővel próbáld megmozdítani azt! Mit tapasztalsz? ábra Mekkora erő esetén mozdult meg a kocsi? Tegyél még egy súlyt a kocsiba és próbáld megmozdítani azt! Mekkora erő szükséges ehhez?. Tehát a tapadási súrlódási erő nagysága függ a feladat Végezd el az előző kísérletet úgy, hogy a testet a smirgli papíron próbálod megmozdítani. Mekkora erő szükséges most?... Tehát a tapadási súrlódási erő nagysága függ a feladat Lapozz egymásba két füzetet (4. ábra), majd próbáld meg azokat a társaddal széthúzni! A kísérlet elvégzésénél a füzet gerincét fogjátok! Mit tapasztalsz? ábra Füzetek egymásba lapozva... Miért nem sikerült széthúzni a füzetlapokat? oldal

4 6. feladat Ha húzzuk a kiskocsit, akkor a rajata lévő súly is mozog a kocsival együtt. Milyen erő gyorsítja a súlyt? Rajzold be a felső testre ható erőket! feladat Biztosan tapasztaltad már, hogy szembe szélben sokkal nehezebb tekerni a kerékpárod pedálját, vagy azt, hogy sokkal nehezebb a vízben futni, mint szárazon. Ennek az a magyarázata, hogy a közeg (levegő, víz) a benne mozgó testekre olyan erőhatást fejt ki, mely csökkenti a test közeghez viszonyított sebességét. Ekkor fellépő erőhatást nevezzük közegellenállásnak. Készíts két különböző méretű körlapot a kartonból, az egyik átmérője legyen 3,8 cm! Vízszintes helyzetben tartva, azonos magasságból ejtsd el azokat! Melyik esett le hamarabb a padlóra? Mi a magyarázata ennek? oldal

5 8. feladat Most ejtsd el azonos magasságból a pingpong labdát és a vele megegyező átmérőjű (3,8 cm) körlapot. Melyik esett le hamarabb? Melyikre hatott nagyobb közegellenállási erő? Készíts egy akkora kúppalástot, melynek az alapköre 3,8 cm átmérőjű. Helyezd bele az egyik pingpong labdát. Azonos magasságból ejtsd el ezt és a másik labdát úgy, hogy csúcsával lefelé 5. ábra Testek közegellenállás vizsgálatához nézzen. Melyikre hatott nagyobb közegellenállási erő? feladat Készíts a gyurmából akkora golyót, mint a pingponglabda! Ejtsd el ezeket azonos magasságból! Mit tapasztalsz? Mi ennek a magyarázata? feladat Hol hat nagyobb közegellenállási erő az üveggolyóra: vízben vagy mézben?... Az ismeretek ellenőrzése: 1. Milyen tényezők befolyásolják a súrlódási erő nagyságát? 2. Minden esetben fékezi a súrlódás a mozgást? 3. Milyen esetben káros, ill. hasznos a súrlódás? 4. Hogyan lehet csökkenteni a közegellenállást? 5. Hol hasznos ha nagy a közegellenállás? Felhasznált szakirodalom: Fizika 7., Mozaik kiadó, Szeged oldal