Pokus: porovnanie trenia na rôznych povrchoch

Trenie neporovnáš tým, že povieš „stôl je hladký“. Porovnáš ho pokusom. Ten istý blok položíš na papier, na holé drevo a na kúsok gumy a dosku pomaly dvíhaš. Zapíšeš sklon, pri ktorom sa blok prvý raz pohne. Menší sklon znamená, že statické trenie na tej podložke bolo menšie.

Čo budeme skúmať

Na ktorej podložke sa ten istý blok pohne pri najmenšom sklone?

Čo potrebuješ

• malý drevený blok, gumu alebo obal knihy, nie ťažkú encyklopédiu
• pevný doskový podnos alebo učebnicu ako naklonenú rovinu
• tri kryty: hladký papier, holé drevo podnosu a kúsok textilu alebo gumy
• uhlomer, prípadne pravítko na odhad sklonu
• stôl, nie podlahu chodby

Bezpečnosť

Blok nech je malý, aby po šmyku nezišiel zo stola na nohu. Na podlahu, po ktorej sa chodí, nič nelej a nič nenakláňaj. Dosku dvíhaj rukou pri stole. Ľad z mrazničky sem nedávaj, šmyk na ňom je iný článok a voda by tiekla na zem.

Hypotéza

Ešte pred zdvihom napíš poradie podložiek od najmenšieho trenia. Gumu nezaškrtávaj automaticky ako víťaza. Po pokuse poradie nechaj prečiarknuté, ak nesedelo. Prečiarknutá veta je súčasť záznamu.

Postup

1. Polož blok na prvú podložku. Podnos je ešte vodorovný.
2. Pomaly dvíhaj jeden koniec. V okamihu, keď sa blok pohne, zastav a odmeraj sklon od stola.
3. Opakuj trikrát. Zapíš tri uhly, nie len ten „pekný“.
4. Vymeň podložku, blok nechaj ten istý, aj stranou nadol.
5. To isté sprav s treťou podložkou.

Pozorovanie

Rozliš začiatok pohybu a neskoršie sunutie. Prvé trhnutie patrí statickému treniu. Keď sa blok už šmýka, stačí mu menší sklon, lebo pohybové trenie býva menšie. Ak blok poskočí a zastaví sa, zapíš oba uhly. Prst, ktorým strčíš, do tabuľky nepatrí.

Výsledok

Poradie závisí od dvojice materiálov, nie od jedného slova. Papier proti drevu, drevo proti drevu a guma proti drevu môžu dopadnúť inak, ako čakáš. Ak sa blok na gume pohne neskôr, guma v tomto páre drží viac. Čísla tan 15° ≈ 0,27 a tan 30° ≈ 0,58 sú vzor, ako z uhla spraviť odhad súčiniteľa. Tvoj uhlomer ukáže vlastné stupne. Tie dosaď namiesto pätnástky.

Fyzikálne vysvetlenie

Na naklonenej rovine ťahá blok zložka tiaže rovnobežná so sklonom. Statické trenie ju do istého uhla udrží. V jednoduchom modeli je súčiniteľ približne tangens uhla, pri ktorom sa blok pohne. Po rozbehu model prejde na pohybové trenie a blok zrýchľuje. Prečo sa topánka šmýka na ľade, rieši článok šmyk na ľade. Tam ide o ľad a obuv, nie o tri kryty na podnose. Rýchlosť autíčka po rozbehu je zas pokus autíčko.

Čo môže ovplyvniť výsledok

Prach, mastnota, iná stena bloku, prst, ktorý postrčil, a uhol čítaný od zvislice namiesto od stola. Tri opakovania ukážu rozptyl. Jedno meranie poradie nedokazuje.

Vyskúšaj simuláciu

Povrch a silu meníš v lekcii trenie. Kategória: pokusy doma.

Kontrolné otázky

• Čo si nechal rovnaké a čo si vymenil?
• Prečo tangens uhla nie je tvoje namerané číslo, kým uhol nezmeriaš?
• Čím sa tento stôl líši od textu o ľade?