Задание OGEPHYS6E3260: Трение покоя и трение скольжения. Формула для вычисления модуля силы трения скольжения.

Обозначим силы трения в первом и втором опытах через F₁ и F₂. В первом опыте на бруске один груз, во втором — два. Поверхность и брусок те же, движение в обоих случаях равномерное и горизонтальное. Во втором опыте общая масса больше, а пружина динамометра растянута сильнее.

В системе отсчёта стола направим Ox по движению вправо, Oy вверх. На систему «брусок и грузы» действуют тяжесть mg вниз, реакция N вверх, сила динамометра F вправо и трение F_тр влево. При равномерном прямолинейном движении ускорение равно нулю. Уравнения в проекциях:
F − F_тр = 0;
N − mg = 0.
Следовательно, F = F_тр и N = mg. По закону Гука большее растяжение того же динамометра означает большее показание силы.

Проверим утверждения.
1. Верно: увеличили массу добавлением груза, после этого измеренная сила трения увеличилась.
2. Независимость от скорости данным опытом не установлена: скорость специально не изменяли и показания при разных скоростях не сравнивали.
3. Зависимость от наклона не исследована: поверхность в обоих опытах горизонтальна.
4. Зависимость от обработки поверхности не исследована: использована одна поверхность.
5. Верно: во втором опыте пружина растянута сильнее, следовательно, сила трения больше.

Проверка по модели скольжения. При неизменном коэффициенте μ формула F_тр = μmg предсказывает увеличение силы трения с ростом общей массы. Это согласуется с показанным опытом. Численное отношение сил определить нельзя без масс бруска и грузов или показаний шкалы: два груза не означают удвоение общей массы. Ответ: 15.