Задание. 1. Измерить коэффициент трения качения для шариков и пластин из разных материалов

1. Измерить коэффициент трения качения для шариков и пластин из разных материалов (алюминий, латунь, сталь – берутся в разных сочетаниях).

2. Вывести формулу для расчёта коэффициента трения качения (методом наклонного маятника, представляющим собой математический маятник, плоскость колебаний которого наклонена под некоторым углом β к горизонтали).

3. Рассчитать относительную и абсолютную ошибки измерений коэффициента трения.

Выводим формулу для определения коэффициента трения (7) и получаем:

,

где: в радианах.

Так как установка позволяет измерять углы отклонения маятника в градусах, введём переводной коэффициент из радиан в градусы и получим окончательную формулу:

(15)

где: R - радиус шарика (10 0,05) мм (в формуле подставляется в метрах);

- максимальные углы отклонения маятника в начальный момент и через n полных колебаний (в градусах);

- угол наклона плоскости колебаний наклонного маятника качения в градусах (45⁰ или другой угол по заданию преподавателя);

– угол отклонения шарика в начальный момент, (5 – 11)⁰;

- угол отклонения шарика после n полных колебаний в градусах;

n - число полных колебаний;

К - коэффициент трения качения (метры);

1. Рассчитать относительную и абсолютную ошибки измерения коэффициентов трения (результаты измерений и вычислений занести в таблицу, приведенную ниже).

Таблица

№	Материал	, (град.)	, (град.)	, (град.)	n	К, (м)	∆К, (м)	, (%)
Пластина	Шарик
	Сталь	Сталь
Латунь
Алюминий
	Латунь	Сталь
Латунь
Алюминий
	Алюминий	Сталь
Латунь
Алюминий

где: ∆ К - абсолютная погрешность измерения коэффициента трения качения (метры, т.к. абсолютная погрешность – имеет ту же размерность, что и измеряемая величина);

- относительная погрешность измерения коэффициента трения качения (%, т.к. относительная погрешность – величина безразмерная и выражается, обычно, в процентах).

- угол наклона плоскости колебаний наклонного маятника качения в градусах (45⁰ или другой угол по заданию преподавателя);

Измерения проводить по 3 раза для разных материалов пластин и шариков.

Теория

1. При колебаниях шарика на наклонном маятнике амплитуда колебаний уменьшается со временем по экспоненциальному закону, период колебаний остаётся постоянным.

2. Момент силы трения зависит от веса шарика в горизонтальном положении и угловой скорости. Сила трения качения меняется с течением времени, зависит от статических и динамических характеристик материалов.

3. В первом приближении сила трения качения пропорциональна весу шарика в горизонтальном положении и обратно пропорциональна радиусу шарика.

Контрольные вопросы

1. Что такое внешнее и внутреннее трение?

2. Какими факторами определяется коэффициент трения скольжения и коэффициент трения качения?

3. Размерности коэффициента трения скольжения и качения.

4. Какие физические законы используются при выводе рабочей формулы?

5. Объясните смысл всех величин, входящих в рабочую формулу.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. М.: Наука, 1977, с.64-67.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1985, с.15-17.

3. Петровский И.И. Механика. М.: Изд-во БГУ, 1973, с.131-142

Лабораторная работа № 9

Дата добавления: 2015-07-11