Описание движения карандаша по наклонной плоскости

МОУ «Лицей № 43»

(естественно-технический)

ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ КАРАНДАША ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

Шабалов Андрей

9 класс

Саранск

2010

РИСУНОК

Рис. 1. Движение карандаша по наклонной плоскости.

- сила трения;

- сила реакции опоры;

- ускорение;

- сила трения;

- угол наклонной плоскости, равный 20°;

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В начале опыта рассмотрим все возможные случаи, которые могут быть.

1.  Карандаш находится в состоянии покоя. Вектор силы тяжести проходит через ту грань, которая соприкасается с поверхностью наклонной плоскости Этого условия недостаточно!.

2.  Карандаш скользит по наклонной плоскости. Это происходит потому, что вектор силы тяжести карандаша проходит через его грань, соприкасающуюся с наклонной плоскостью, и модуль его проекции на ось Ox больше модуля проекции силы трения на эту же ось.

3.  Карандаш катится по наклонной плоскости. Карандаш катится по наклонной плоскости, если вектор силы тяжести будет проходить через грань, которая не соприкасается с опорой. Карандаш начинает катиться, начиная с угла наклонной плоскости в 20° (как получено это значение угла?), с меньшим углом карандаш скользит или покоится.

ТАБЛИЦЫ И ИЗМЕРЕНИЯ

Таблица 1. Результаты измерений.

№ опыта	S, м	t, с	tcp,c	a, м/с²	α°	Диаметр карандаша, м	Длина карандаша, м	N, H	Fтр, H	Fтяж, H	m, кг	µ	v, м/с
1 2 3 4 5	0,295	0,62 0,63 0,66 0,59 0,6	0,62	1,53	20°	0,0006	0,177	0,075	0,019	0,08	0,008	0,25	0,48

(почему не изменил?)

Таблица 2. Погрешности.

v, м/с	∆v, м/с	ξv, %	a, м/с²	∆a, м/с²	ξa, м/с²
0,48	0,035	7	1,53	0,006	0,3

; ;

ОПИСАНИЕ ОПЫТА

Ты не понял! Этот текст надо поместить перед таблицами с результатами опытов.

Был взят карандаш. Исходное состояние покоя. Была взята наклонная плоскость (учебник с обложкой). С ней была проведена серия экспериментов. Результаты эксперимента не заносились в таблицу т. к. результаты получились не удовлетворительные потому, что карандаш соскальзывал. Была взята другая наклонная плоскость (картонная коробка). Наклонную плоскость и карандаш были расположены как показано на рисунке 1. Была проведена серия экспериментов. Результаты эксперимента были занесены в таблицу 1.

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТА

Был взят деревянный карандаш. Исходное состояние покоя. Была измерена длина наклонной плоскости(S) с помощью линейки, равная 0,295 м. Было измерено время(t) с помощью секундомера во всех пяти опытах, за которое карандаш скатывается по наклонной плоскости, и найдено среднее время(tcp), равное 0,62 с. Дальше было найдено ускорение(a) по формуле , равное 1,53 м/с². Был измерен угол наклонной плоскости с помощью транспортира, равный 20°. Потом была измерена с помощью линейки диаметр и длина карандаша, равные соответственно 0,0006 м и 0,177 м. Погрешность линейки - 0,5 мм, секундомера – 0,005 с, транспортира – 0,5°.

В начале опыта была проведена серия экспериментов с разным углом наклонной плоскости. Карандаш начал катиться только с угла в 20°. По этому не описывалось В начале опыта было замечено, что карандаш катится не всегда, а только начиная с угла в 20° потому, что Еесли вектор силы тяжести проходит через грань, не касающуюся наклонной плоскости, то карандаш крутится. Если наоборот, то катится (чем отличается качение от кручения?). Он начинает крутиться со столь маленького угла, так, как наш шестигранник не идеальный т. е. его края немного округлены (не годится!). Ещё было замечено, что чем больше угол наклонной плоскости, тем быстрее катится карандаш потому, что с увеличением угла увеличивается и сила тяжести действующаяей на карандаш (сила тяжести не зависит от наклона плоскости!). Была взята наклонная плоскость (учебник с обложкой), по которой карандаш не катится, а соскальзывает. Это происходит потому, что карандаш имеет форму шестигранника, и потому, что у наклонной плоскости маленькая сила трения. Надо чтобы на карандаш действовала такая сила тяжести, которая бы раскручивала тело (карандаш). Тогда была взята такая наклонная плоскость (картонная коробка), по которой карандаш не скользил, а катился. В ходе проведения опыта, было замечено, что карандаш не всегда катится по прямой линии. Он немного отклоняется от своей траектории (прямой линии). Отклоняться карандаш будет потому, что на него действует сила реакции опоры под каким-то углом (≈2-5°). Т. е. если посмотреть с плоскости по направлению силы реакции опоры, то она будет отклоняться от заданного угла данной точки зрения. Движение карандаша будет прямолинейное, вращательное, равноускоренное, не равномерное. В таблице приведено 5 опытов с углом наклонной плоскости в 20°. С меньшим углом опыты не записывались т. к. карандаш не катился и не скользил.

Т. к. опыт проводился в домашних условиях и оборудование использовалось подручное , результаты опыта получились приближённые.

ВЫВОДЫ

1.  В работе проведено исследование движения карандаша (качение, скольжение) по наклонной плоскости.

2.  ˗˗ Было выяснено что время, за которое движется тело зависит от угла наклонной плоскости, коэффициента трения.

˗˗ Минимальный угол, при котором карандаш катится, равен 20°. Маленький угол объясняется тем, что шестигранник не идеальный, т. е. края округлены ???.

˗˗ Минимальный угол, при котором шестигранник начинает скользить по плоскости, зависит от коэффициента трения между телом и плоскостью.

˗˗ Установлено что карандаш отклоняется от своей траектории (прямой линии) из-за того, что на него действует сила реакции опоры под каким-то углом (≈2-5°).

3.  Факторы, влияющие на движение карандаша: угол наклонной плоскости, коэффициент трения, форма тела, силы (N, Fтр, Fтяж) действующие на тело в момент движения.

Оценки: эксперимент – 4, теория – 2, погрешности – 3, выводы – 4, оформление – 4.