Jonny Österman – Åva Gymnasium
Laboration i fysik 1 –
Friktion och
energiomvandling
Syfte:
Namn: ………………………………………… Klass: ………..
Medlaborant: ……………………………………………...........
Att bestämma statisk och dynamisk friktionskoefficient.
Utrustning: Lutande plan, träkloss, måttband, våg och dynamometrar. Till uppgift 3 behöver
du även ett stoppur och stativmaterial som kan hålla fast det lutande planet.
Teori:
Om en kloss ligger stilla på ett lutande plan enligt bilden nedan, så ska
friktionskraften Ff uppväga den del av tyngdkraften som ligger i det lutande
planets riktning. Normalkraften FN upphäver den del av tyngdkraften som är
vinkelrät mot det lutande planet. Enligt Newtons första lag måste summan av
alla kraften på klossen vara = 0 om klossen ligger stilla.
F = mg cos v
N
F = mg sin v
f
v
v
F = mg
Den (statiska) friktionskoefficienten µs bestäms genom följande samband.
Ff s FN
Vinkeln v kan bestämmas genom att man mäter t ex höjd och längd och
använder kunskaperna i trigonometri.
Den dynamiska friktionskoefficienten µ bestäms med samma formel men då ska
man dra klossen med en dynamometer med jämn fart utefter en plan yta. Då
ska dynamometerns utslag motsvara friktionskraften, enligt Newtons första lag.
Utförande
1. Ställ upp utrustningen enligt figuren ovan och notera vid vilken vinkel som klossen
börjar glida. Skriv ner dina resultat och beräkna, på baksidan av detta papper, den
statiska friktionskoefficienten just innan klossen börjar glida.
2. Dra samma kloss med en dynamometer utefter ett horisontellt plan och försök
bestämma den dynamiska friktionskoefficienten. Skriv ner dina resultat på nästa sida.
Uppgift 1: Bestäm den statiska friktionskoefficienten.
Vinkel då klossen börjar glida: …………………………….
Beskriv hur du kom fram till denna vinkel:
…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
Beräkning av den statiska friktionskoefficienten:
…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
Svar: µs = ………………………….
Vad är enheten?...................................................
Uppgift 2a: Bestäm den dynamiska friktionskoefficienten.
Dra klossen med en dynamometer utefter samma plan, som nu ska ligga horisontellt.
Dynamometerns utslag då klossen dras med konstant fart: …………….……………….
Klossens vikt: ……………………… Uträkning av den dynamiska friktionskoefficienten:
…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
Svar: µ = ………………………….
Uppgift 2b: Bestäm den statiska friktionskoefficienten på ett annat sätt.
Hur stort blir dynamometerns utslag just innan klossen börjar röra sig? .........................
Vilket värde ger det på den statiska friktionskoefficienten? Visa uträkning:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Svar: µs = ………………………….
2
Uppgift 3: Överföring av energi på ett lutande plan
Din uppgift är att bestämma den andel av lägesenergin Ep som överförs till rörelseenergi
Ek när en kloss glider ner för ett lutande plan. Använd en lutningsvinkel så att det tar
mer än en sekund för klossen att glida ner för det lutande planet.
När klossen börjar glida ska dess bakre sida vara längst upp intill kanten på det lutande
planet. Mät tiden som det tar för klossen att glida ner till slutet av det lutande planet.
Teori
v = sluthastighet (okänd)
t = tiden för klossen att glida (ska mätas)
h = den lodräta höjden som klossen förflyttar
sig (ska mätas)
s = den sträcka som klossen förflyttar sig
under tiden t (ska mätas)
= lutningsvinkel (ska beräknas)
Observera att det är sträckan och tiden som
klossens tyngdpunkt förflyttar sig som ska
mätas. Den sträckan är inte den samma som
det lutande planets längd.
Formler:
s
v v0
2s
t och v0 0 ger att sluthastigheten v
2
t
1 2 1
4s 2
s2
Detta ger att E k mv m 2 2m 2
2
2
t
t
Ek 2m s 2 / t 2
2s 2
Eftersom Ep m g h får vi att
Ep
mgh
g ht2
Värden
Mät tiden ett större antal gånger och beräkna ett medelvärde.
h = _________ cm,
Jag får att
s = __________ cm, = ___________,
t = _________ s
Ek
______________ %
Ep
3
