Задачи › Сила трения: покой и проскальзывание

Шприц

  1. Шприц

    IEPhO 2012/13, 10 кл.
    5/10

    A1. Определите силу трения между поршнем и цилиндром шприца.

    A2. Оцените погрешность измерения.

    Оборудование

    1. Линейка

    2. Шприц

    Примечание:

    • Температура на улице \(0\,^\circ\mathrm C\)

    • Влажность \(93\%\)

    • Давление воздуха \(98.4~кПа\)

    • Температура в комнате \(20\,^\circ\mathrm C\)

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    A1: \[F_{\mu}=\frac{V_0} {l_0}\cdot p\cdot\frac{V_0-V_1}{V_1}=0.95~Н\]

    Решение

    A1. После того, как конец шприца будет закрыт пальцем:

    Рисунок

    Затем, когда шприц нажимается, а затем отпускается, он не возвращается в исходное положение, а остается в положении:

    Рисунок

    Сила трения \(F_{\mu}\) равна силе от разности давлений \(F_{\Delta p}\) :

    \[F_{\mu}= F_{\Delta p}=S\Delta p=S(p_1 - p_0)=\frac{V_0}{l_0}\,p_0\,\frac{(V_0-V_1)}{V_1},\qquad S= \frac{V_0}{l_0}\]Когда \(T=\operatorname{const}\) (перемещения должны быть достаточно медленными для изотермы)

    \[pV=\frac{m}{\mu}\,RT=\operatorname{const}\\p_0V_0 =p_1V_1, \qquad p_1=P_0\,\frac{V_0}{V_1}\]Численные значения:\[V_0=(100.0\pm0.05)\cdot10^{-2}   мл=(100.0\pm0.05)\cdot10^{-8} м^3 \\l_0=(56.5\pm0.5) мм=(0.056\pm0.005) м\\ p_0=98.4 кПа\]

    \(№\)1234567891011
    \(V_1,~10^{-8}~м^3\)6563656564656765676164

    \[\implies V_1=64.6\cdot10^{-8}~м^3 ,\qquad\Delta V_1 \approx2\sigma V_1=3.4\cdot10^{-8}~м^3\]

    Ответ:

    \[F_{\mu}=\frac{V_0} {l_0}\cdot p\cdot\frac{V_0-V_1}{V_1}=0.95~Н\]

    A2. \[\frac{\Delta F_{\mu}}{F{\mu}}=\frac{\Delta V_0+\Delta V_1}{V_0-V_1}+\frac{\Delta V_1}{V_1}+ \frac{\Delta V_0}{V_0}+\frac{\Delta l_0}{l_0} =0.176 \\\Delta F_{\mu}=0.176\cdot0.95~Н=0.17~Н\]

    Ответ:

    \[F_{\mu}=(0.95\pm0.17)~Н\]

    Источник: pho.rs/p/3894.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи