2017-07-22
В вашем распоряжении имеется однородная деревянная рейка, линейка, лист фанеры и гладкий металлический лист. Как с помощью только этих предметов определить коэффициент трения дерево о дерево?
Решение:
На горизонтально расположенный лист фанеры установить перпендикулярно к нему металлический лист. Деревянную рейку поставить под большим углом к листу фанеры так, чтобы другим концом она опиралась на металлический лист. Плавно уменьшать угол наклона рейки по отношению к листу фанеры, измеряя при этом высоту точки касания рейки с металлическим листом $H$ и расстояние между точками касания рейки и металлического листа с листом фанеры $l$ (см. рисунок). Предельные значения $H$ и $l$, при которых рейка еще не скользит, определяют коэффициент трения
$\mu = \frac{l}{2H}$.
Эта формула получается при рассмотрении условий равновесия рейки, которые в данном случае имеют вид
$f_{тр} < \mu N_{B}$;
$N_{B} - mg = 0$;
$mg \frac{ \sqrt{l^{2} + H^{2}}}{2} \cos \alpha_{min} + f_{тр} \sqrt{l^{2} + H^{2}} \sin \alpha_{min} - N_{B} \sqrt{l^{2} + H^{2}} \cos \alpha_{min} = 0$
(см. решение задачи 3945).
При записи условий равновесия сделано допущение, что коэффициент трения (и, соответственно, сила трения) рейки о металлический лист пренебрежимо мал.