ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ И ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ ДЛЯ НЕКТОРЫХ МАТЕРИАЛОВ

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Для определения коэффициента трения покоя используют трибометр Это устройство, позволяющее отсчитывать угол наклона подвижной плоскости-1, относительно горизонтальной плоскости-2. Тангенс угла равен коэффициенту трения покоя при котором тело-3, положенное на плоскость-1 начинает двигаться. Угол отсчитывают по транспортиру-4.

Рис. 2.2.

Для определения кинематического коэффициента трения требуется установка, устройство которой легко понять из рисунка (см. рис.2.3). Тело-2 движется по плоскости-1 под действием силы натяжения нити, перекинутой через блок-4. Сила натяжения регулируется изменением веса груза-3.

Рис.2.3.

Сила трения равна весу чашки с грузом, при котором тело-2 равномерно скользит по поверхности -1

(2.7.)

где m - масса чашки с грузом,

(k_ск- кинематический коэффициенттрения скольжения,

- вес тела-2,

m_т - масса тела-2,

- ускорение силы тяжести.

Решая уравнение (2.7) относительно k_ск, получаем

k_ск = (2.8.)

Нагружая тепо-2, замечаем, что движение его происходит при большей массе перегрузков, накладываемых на чашку-3. Но отношение всегда остается постоянным, равным коэффициенту трения.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Установите на трибометре одно из предлагаемых тели, медленно поднимая плоскость-2, заметьте угол, при котором тело начинает скользить,

2. Измерение проведите несколько раз, записывая данные в заранее приготовленную таблицу 2.2.

3. Повернуть тело на другую плоскость и повторить опыт.

4. Сделать вывод.

5. Подобные измерения произвести с другими образцами, предложенными преподавателем.

6. Определить коэффициент трения покоя для цилиндрических образцов одинакового диаметра, изготовленныхиз различных материалов по уравнению (2.4.)

7. Сравнить коэффициенты трения скольжения и трения качения для одинаковых пар трущихся поверхностей.

8. Сравнить коэффициенты трения покоя и движения для одинаковых пар трущихся поверхностей.

Таблица 2.2.

Определение статического коэффициента трения скольжения

Тело (параллелепипед)		tg cр	k
а	в	С
Дерево
Ср
Эбонит
Ср
Металл
Ср

Таблица 2.3.

Определение коэффициента трения качения

Цилиндр		tg	k	k
Дерево 1 ср. знач.
Эбонит 1   ср. знач.

Таблица 2.4.

Определение коэффициента трения скольжения

материал	m	mт	k	k
Металл по дереву
Дерево по дереву

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Построить зависимость силы трения от силы нормального давления.

2. По полученной зависимости (графику) определить среднее значение коэффициента трения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Что такое сила трения? Как направлена сила сухого трения к поверхности тела?

2. Что называют трением покоя, трением скольжения, трением качения?

3. От чего зависит коэффициент трения?

4. Какие виды трения Вы знаете?

5. Какова единица измерения коэффициента трения?

6. Каково значение коэффициентов трения в сельском хозяйстве?

7. Приведите примеры использования сил трения при работе сельскохозяйственных машин.

8.Какое трение называют внутренним?

9. От чего зависит сила внутреннего трения?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ПРОВЕРКА ОСНОВНОГО ЗАКОНА ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО

ДВИЖЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ КРЕСТООБРАЗНОГО МАЯТНИКА

(МАЯТНИК ОБЕРБЕКА)

Цель работы:проверить выполнимость основного закона динамики вращательного движения.

Приборы и принадлежности: маятник Обербека, набор грузов, секундомер, штангенциркуль, линейка.

ВВЕДЕНИЕ

Основной закон динамики вращательного движения для абсолютно твердого тела читается так: момент вращающей силы, действующей на тело, равен произведению момента инерции этого тела на угловое ускорение, сообщаемое этому телу, и записывается таким образом:

где - момент вращающей силы,

- момент инерции тела,

- угловое ускорение тела.

Момент инерции тела является мерой инертности тела и в общем случае равен сумме моментов инерции составляющих его материальных точек

- порядковый номер материальной точки, = 1,2,3,……

Момент инерции материальной относительно некоторой оси вращения равен произведению массы этой точки на квадрат расстояния от этой точки до оси вращения

I точки = m·r²

здесь m – масса материальной точки,

r – расстояние от материальной точки до оси вращения.

Моментом силы называют векторную величину, модуль которой равен произведению силы на плечо

здесь М – момент силы,

F – сила, действующая на тело,

r – плечо силы, т.е. кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы (см. рис. 3.1.)

Рис. 3.1.

Момент силы можно изменять двояко: изменяя действующую силу, или меняя плечо силы при неизменной силе.

В нашей работе мы будем менять величину действующей силы, оставляя неизменным плечо силы.

При изменении момента вращающей силы при постоянном моменте инерции маятника, будет изменяться угловое ускорение. Но отношение момента вращающей силы к угловому ускорению, будет величиной постоянной, равной моменту инерции маятника.

В работе необходимо проверить правильность данного утверждения.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Крестообразный маятник (см. рис. 3.2.) представляет собой диск –1 с укрепленными на нем под углом 90⁰ друг к другу четырьмя длинными стержнями –2, по которым могут перемещаться грузы –3 массой m₀ каждый. На блок –1 может накручиваться нить –4, к свободному концу которой крепится груз –5 массой m.

Рис. 3.2.

Вследствии натяжения нити под действием силы тяжести подвешенного груза мятник приходит в движение, т.е. сила натяжения нити будет силой вращающей маятник, а плечом этой силы будет радиус диска. Движение груза будет прямолинейным равноускоренным с ускорением а, которое можно определить по уравнению равноускоренного поступательного движения без начальной скорости:

здесь h – высота падения груза,

а – ускорение, с которым движется груз,

t – время движения груза вниз.

Отсюда

(3.1.)

Угловое ускорение связано с линейным соотношением:

,

из которого:

(3.2.)

Сила натяжения нити может быть найдена из уравнения движения груза:

или

здесь g – ускорение свободного падения (g=9,8 м/с²).

Момент вращающей силы выразится уравнением:

(3.3.)

здесь r – радиус диска, на который намотана нить (см. рис. 3.2.)

Подставив в уравнение (3.3.) значение а из уравнения (3.1.) получим:

(3.4.)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Измерить штангенциркулем диаметр диска –1.
2. Подняв груз на некоторую высоту, предоставить ему возможность свободно опускаться, вращая маятник.
3. Измерить время падения груза.
4. Результаты измерения занести в таблицу.

Таблица 3.1.

Таблица для записи результатов измерения

№ п.п.	t,с	m,кг	r,м	b, c-2	M, Н×м	кг×м2	D I, кг×м2	e, %

1. Рассчитайте ускорение маятника по уравнению (3.2.)
2. Рассчитайте момент вращающей силы по уравнению (3.4.)
3. найдите отношение .
4. Рассчитайте погрешности.
5. Постройте график зависимости b=f (м)

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Используя график зависимости b=f (м) определить момент сил трения.
2. Произвести измерения, изменив расстояния грузов до оси вращения. Сравнить полученные результаты.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения.
2. Что называется моментом инерции материальной точки?
3. Что называется моментом силы?
4. Что называется моментом импульса материальной точки?
5. Какова единица измерения момента силы в системе СИ?
6. Что называется плечом силы?
7. Какова единица измерения момента силы в системе СИ?
8. Какова единица измерения момента импульса материальной точки в системе СИ?
9. Какова единица измерения импульса момента силы в системе СИ?
10. Как определяется момент инерции твердого тела?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4