8. Những đóng góp mới của đề tài nghiên cứu
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của góc nghiêng đến kết quả đo hệ số ma sát
trượt theo phương pháp động lực học.
Với thí nghiệm thực hành này, có ý kiến cho rằng nên tiến hành với các góc nghiêng trong khoảng 300 đến 350
. Vậy lời khuyên trên xuất phát từ lí do nào vì theo lí thuyết, với mọi góc nghiêng lớn hơn góc giới hạn thì vật đều trượt. Để tìm lời giải thích, trước tiên tôi thực hiện đo hệ số ma sát trượt giữa hai bề mặt thép – nhôm và thép – giấy bằng bộ thiết bị dùng hai cổng quang với các góc nghiêng khác nhau. Số liệu đo đạc được ghi lại trong các bảng 3.3 và 3.4 bên dưới.
Bảng 3.3 - Các số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt giữa hai bề mặt thép – nhôm với các góc nghiêng khác nhau
Vật đặt tại O cách cổng quang 1 một đoạn bằng 20 cm (OA = 20 cm, OB = 60 cm). Lấy g = 9,79 m/s2(gia tốc g ở Thành phố Hồ Chí Minh theo SGK cơ bản).
Góc α tA → B tA→B a µt 450 0,237 0,235 0,238 0,237 0,235 0,2364 3,8357 0,4459 400 0,281 0,272 0,276 0,275 0,275 0,2758 2,8181 0,4633 350 0,325 0,317 0,309 0,314 0,346 0,3222 2,0649 0,4427 300 0,445 0,395 0,423 0,436 0,424 0,4246 1,1890 0,4371 250 0,594 0,521 0,526 0,621 0,547 0,5618 0,0677 0,4587
Bảng 3.4 - Các số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt giữa hai bề mặt thép – giấy với các góc nghiêng khác nhau
Vật đặt tại O cách cổng quang 1 một đoạn bằng 1 cm (OA = 1 cm, OB = 41 cm). Lấy g = 9,79 m/s2(gia tốc g ở Thành phố Hồ Chí Minh theo SGK cơ bản).
Góc α tA → B tA→B a µt
450 0,395 0,408 0,412 0,391 0,400 0,4012 3,6274 0,4760 400 0,423 0,441 0,455 0,447 0,457 0,4446 2,9538 0,4452 350 0,459 0,456 0,478 0,480 0,509 0,4764 2,5726 0,3794
300 0,501 0,505 0,505 0,492 0,491 0,4988 2,3468 0,3006 250 0,586 0,586 0,586 0,588 0,584 0,5860 1,7003 0,2747
Một số nhận xét:
- Giá trị µt của hai bề mặt tiếp xúc nhôm và thép theo SGK cơ bản là 0,47. Do trên thị trường có nhiều loại thép khác nhau nên kết quả trên chấp nhận được. Hiện tôi không có số liệu về giá trị µt của hai bề mặt tiếp xúc giấy và thép nên không thể kiểm định kết quả đo của mình có mức độ chính xác tới đâu.
- Các số liệu cho thấy với các góc nghiêng đều có thể tiến hành thí nghiệm. Nhưng theo tôi phải khẳng định nên tiến hành với các góc lân cận 350 vì hai lí do sau: + Với góc nhỏ quá thì khi đặt lên máng vật có thể trượt nhưng không trượt hết quãng đường cần đo thời gian. Thông thường, lực ma sát trượt tác dụng khi có chuyển động thì nhỏ hơn giá trị cực đại của lực ma sát nghỉ khi không có chuyển động. Do đó, tại góc nghiêng αo vật bắt đầu trượt (lực kéo tác dụng lên vật khi đó là mgsinαo) thì tại góc nghiêng αnhỏ hơn αo một ít vật sẽ trượt với tốc độ không đổi. + Với góc lớn quá thì khi trượt xuống chân máng vật có động năng lớn làm hư hộp đỡ. Mặt khác, theo lí thuyết, giá trị của hệ số ma sát trượt có phụ thuộc vào tốc độ của vật vì khi một mặt kim loại khô trượt lên một mặt kim loại khác thì có những mảnh kim loại tí xíu được xé ra khỏi mỗi mặt này, điều này làm độ nhám bề mặt thay đổi. Chưa kể trụ thép là một vật rắn có kích thước, với những góc lớn thì khả năng vật thực hiện chuyển động quay trước chuyển động trượt là rất cao.