Скольжение тела по наклонной

Лабораторная работа №6

СКОЛЬЖЕНИЕ ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ

ПЛОСКОСТИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определение коэффициентов трения покоя и скольжения.

ОБОРУДОВАНИЕ: лабораторный стенд, пластиковое и металлическое тела, линейка.

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ

Название	Цена деления	Диапазон	Погрешность
Линейка	1 мм	0-200	± 0,5 мм
Градусная шкала	1 град	0-90	± 0,5 град

Теория

Сила трения – сила, которая препятствует скольжению соприкасающихся тел относительно друг друга. Различают внешнее (сухое) трение, которое возникает в плоскости касания тел при их относительном перемещении, и внутреннее (жидкое или вязкое) трение, которое возникает между различными слоями жидкости или газа, скорости которых меняются от слоя к слою. При сухом трении, если тела неподвижны относительно друг друга, то говорят о трении покоя, если же происходит относительное перемещение тел, то в зависимости от характера движения говорят о трении скольжения, качения или верчения. В случае, когда скользящие тела разделены прослойкой жидкости (смазки), трение происходит в слое смазки. При этом говорят о гидродинамическом трении.

Рассмотрим тело, находящееся на наклонной плоскости (рис. 1).

Рис. 1

Движение тела начнётся только тогда, когда тангенциальная составляющая силы тяжести окажется больше силы трения ( – реакция опоры). В предельном случае (начало скольжения) , или , откуда

– коэффициент трения покоя. (1)

Лабораторная работа № 6	ЮУрГУ ЭТФ 148	Лист 1
	Жилин Олег	Листов 5

Для определения коэффициента трения скольжения воспользуемся вторым законом Ньютона применительно к рассматриваемой задача:

Из полученного выражения выразим коэффициент трения скольжения f

(2)

Определение коэффициента трения покоя

1. Установить тело к верхнему упору направляющей, установленной в горизонтальное положение ().

2. Увеличить угол наклона направляющей до тех пор, пока не начнется скольжение (), – «угол трения».

3. Вычислить коэффициент трения покоя по формуле (1).

4. Повторить эксперимент 5 раз. Вычислить среднее значение .

5. Объяснить причину разброса значений .

Для пластикового тела:

	, град
	24	0.4452
	26	0.4877
	28	0,5317
	26	0.4877
	26	0.4877
Среднее		0.4877

Для металлического тела:

	20	0.3640
	22	0.4040
	22	0.4040
	18	0.3249
	20	0.3640
Среднее	20,4 20	0.3640

Определение коэффициента трения скольжения

1. Подключить разъемы блока питания и направляющей к семипозиционному индикатору.

2. Включить блок питания индикатора в сеть 220 В. Загорится первый индикатор.

3. Установить тело к верхнему упору направляющей, установленной в заданное по транспортиру положение .

4. Дать соскользнуть телу по направляющей, записать показания индикаторов в табл. 1.

Лабораторная работа № 6	ЮУрГУ ЭТФ 148	Лист 2
	Жилин Олег	Листов 5

5. Повторить эксперимент 5 раз.

6. Вычислить средние значения показаний и занести в таблицу.

7. Вычислить и занести в таблицу значения изменения скорости и ускорения : , , i = 1,2,…,7.

8. Вычислить среднее значение ускорения и определить коэффициент трения скольжения по формуле (2).

9. Изменить угол . Повторить эксперимент при трех разных углах, составить табл. 1 для каждого угла.

10. Сформулировать выводы по проделанной работе.

Для пластикового тела:

	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7
	0,21	0,35	0,47	0,58	0,68	0,77	0,86
	0,19	0,32	0,42	0,52	0,61	0,71	0,80
	0,20	0,34	0,45	0,56	0,65	0,76	0,84
	0,19	0,32	0,44	0,56	0,65	0,75	0,82
	0,18	0,31	0,42	0,52	0,61	0,69	0,79
Среднее ti	≈ 0,19	≈ 0,33	≈ 0,44	≈ 0,55	≈ 0,64	≈ 0,74	≈ 0,82
Vi
ai

	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7
	0,17	0,29	0,40	0,49	0,58	0,66	0,74
	0,16	0,27	0,36	0,45	0,52	0,60	0,67
	0,17	0,29	0,39	0,47	0,54	0,62	0,68
	0,16	0,28	0,38	0,47	0,55	0,63	0,71
	0,17	0,29	0,39	0,48	0,56	0,64	0,72
Среднее ti	≈ 0,17	≈ 0,28	≈ 0,38	≈ 0,47	0,55	0,63	≈ 0,70
Vi
ai

Лабораторная работа № 6	ЮУрГУ ЭТФ 148	Лист 3
	Жилин Олег	Листов 5

	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7
	0,15	0,25	0,36	0,43	0,50	0,58	0,64
	0,16	0,26	0,37	0,45	0,52	0,59	0,65
	0,15	0,25	0,36	0,42	0,51	0,59	0,65
	0,15	0,27	0,37	0,43	0,50	0,59	0,65
	0,16	0,27	0,36	0,45	0,52	0,60	0,66
Среднее ti	≈ 0,15	0,26	≈ 0,36	≈ 0,44	0,51	0,59	0,65
Vi
ai

Для металлического тела:

	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7
	0,24	0,39	0,53	0,65	0,75	0,85	0,95
	0,25	0,40	0,54	0,67	0,76	0,86	0,96
	0,25	0,42	0,56	0,68	0,79	0,89	0,99
	0,23	0,40	0,54	0,66	0,78	0,88	0,98
	0,23	0,39	0,53	0,64	0,75	0,85	0,94
Среднее ti	0,24	0,40	0,54	0,66	≈ 0,77	≈ 0,87	0,96
Vi
ai

Лабораторная работа № 6	ЮУрГУ ЭТФ 148	Лист 4
	Жилин Олег	Листов 5

	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7
	0,20	0,33	0,44	0,53	0,62	0,70	0,77
	0,21	0,34	0,45	0,54	0,63	0,71	0,78
	0,20	0,33	0,44	0,54	0,63	0,71	0,79
	0,19	0,32	0,43	0,53	0,62	0,70	0,77
	0,20	0,33	0,44	0,54	0,63	0,71	0,78
Среднее ti	0,20	0,33	0,44	≈ 0,54	≈ 0,63	≈ 0,71	≈ 0,78
Vi
ai

	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7
	0,18	0,29	0,39	0,48	0,56	0,62	0,69
	0,19	0,31	0,42	0,51	0,59	0,67	0,73
	0,19	0,31	0,42	0,50	0,58	0,66	0,73
	0,18	0,30	0,40	0,49	0,56	0,63	0,70
	0,18	0,31	0,42	0,52	0,60	0,64	0,72
Среднее ti	≈ 0,18	≈ 0,30	0,41	0,50	≈ 0,58	≈ 0,64	≈ 0,71
Vi
ai

Лабораторная работа № 6	ЮУрГУ ЭТФ 148	Лист 5
	Жилин Олег	Листов 5

Контрольные вопросы:

1. Трение покоя удерживает тело от скольжения на наклонной плоскости, поэтому превышает трение скольжения.

2. Углом трения называется угол, при котором происходит равномерное скольжение тел по наклонной плоскости. Угол трения зависит от коэффициента трения.

3. Энергия, затраченная на трение, превращается в теплоту.

Дата добавления: 2015-08-28