Lucrări de laborator №18а
DEFINIREA COEFICIENȚILOR DE FRICȚIE CU AJUTORUL PENDULULUI INCLINAT
Scopul lucrării: familiarizarea cu mișcarea mecanică complexă; determină coeficienții de frecare ai diferitelor perechi de materiale.
H
unde modulul forței de frecare Fmp = N; calea traversată de minge
Datorită muncii forțelor de frecare, energia mecanică a bilei scade. Pierderea energiei mecanice este numeric egală cu forța forțelor de frecare:
unde W0, Wn este energia mecanică a mingii în stările inițiale și finale.
În ceea ce privește starea inițială și cea finală a mingii, este mai convenabil să se ia poziția abaterii sale maxime atunci când viteza mingii este zero și energia mecanică este numeric egală cu energia potențială a mingii. În acest caz
unde h0, hn este înălțimea inițială și finală a înălțimii bilei. Înălțimea mingii poate fi exprimată în funcție de unghiul de înclinare al tijei β. unghiul abaterii mingii de la poziția de echilibru în planul oscilațiilor α și lungimea liniei de suspensie (figura 1)
În acest caz, expresia (3) ia forma
=
Deoarece pentru unghiuri mici (α≤5º
Comparând relațiile (1) și (6), obținem expresia pentru coeficientul de frecare al alunecării
unde 0 și n sunt exprimate în radiani. Deoarece scala pentru măsurarea unghiurilor 0 și n este gradată în grade, forma de lucru cu formula (7) are forma:
Instalarea utilizată în această lucrare este prezentată în Figura 2 și include în componența sa: baza 1, montantul 2, suportul superior 3 cu panoul 4, pendulul de alunecare și elementele de pendul rulant care sunt montate pe suportul superior 3, la rândul său. Baza 1 este prevăzută cu trei suporturi reglabile 5 și 6 clemă pentru fixarea suportului vertical 2. Cremaliera vertical 2 este realizat dintr-un tub metalic, pe care există riscul de a arata unghiul de deviere a panoului 4 din poziția verticală. Panoul 4 are o fereastră dreptunghiulară în care sunt stabilite probele interschimbabile sub formă de plăci. În partea inferioară a panoului există o scală pentru măsurarea unghiului de deviere a pendulului. Cu ajutorul șurubului 7 panoul se abate de la poziția verticală. Unghiul de deformare a panoului este determinat prin intermediul unei scări 8 fixate la partea inferioară a panoului.
Pendulul alunecător este o bară metalică 9 prevăzută cu un suport prismatic 10 și o cușcă 11 în care sunt montate probe eșantionabile sub formă de bilă trunchiată. Pendulul de rulare este o bilă metalică 12 suspendată pe un fir din nailon 13. Bilele sunt înlocuibile.
Determinarea coeficienților de frecare și de frecare la rulare
1) Setați unghiul β al pantei panoului 4 la 0 grade. Utilizând pendulul de rulare ca plumb-in, utilizați picioarele de ajustare ale bazei pentru a fixa suportul de instalare într-o poziție strict verticală. Ștergeți suprafețele de încercare ale plăcilor interschimbabile, ale bilelor trunchiate și ale bilelor pendulului cu etanol și ștergeți uscat.
2) Se pune una dintre plăcile detașabile de pe panoul 4. Introduceți bila de oțel trunchiată 11 în suportul de alunecare pendul de suprafață sferică exterioară. Hang glisante pendul cu ajutorul unui suport prismatic 10 la suportul superior 3, astfel încât să intre în contact cu mingea trunchiate montat pe placa panoului, iar pendulul axa paralelă cu suprafața frontală a panoului. Dacă este necesar, reglați poziția bazei, astfel încât indicatorul pendulului este îndreptat la referință diviziune unghiul de deviere scara zero a pendulului, dar fără a perturba poziția verticală a raftului.
3) Cu ajutorul unui șurub, măsurați distanța A (vezi figura 2). Setați unghiul panoului β la 2 grade. Scoateți brațul pendul în una dintre pozițiile extreme și înregistrați unghiul inițial de deformare a0 pe scala măsurării unghiului de deviere a pendulului. Eliberați pendulul și înregistrați unghiul de înclinare a atunci când pendulul efectuează oscilații complete.
4) Determinați coeficientul de frecare alunecător prin formula:
Formula (8) este adevărată, cu condiția ca unghiul
Când se instalează o placă de înlocuire dintr-un alt material, pendulul trebuie suspendat la aceeași distanță A.
5) Scoateți pendulul. Instalați pendulul (oțel) în așa fel încât pointerul pendulului să fie opus diviziunii zero a scalei măsurării unghiului de abatere a pendulului. La un unghi de înclinare al panoului β, deflectați bila 12 din poziția de echilibru cu un unghi a0 (de exemplu, cu cinci grade). Înregistrați unghiul selectat. Unghiul de înclinare a panoului și unghiul de deformare al bilei sunt alese astfel încât bila să se rotească pe placă fără alunecare. Apoi, fără o împingere, eliberați pendulul și, din acel moment, începeți să numărați oscilațiile. După ce pendulul face n oscilații complete, înregistrați unghiul de abatere a oscilației pendulului a. Determinați coeficientul de frecare la rulare prin formula:
unde r = 0,01 m este raza mingii.
6) Estimați erorile măsurărilor indirecte ale coeficienților de frecare și frecare la rulare prin formulele:
Testați întrebările și sarcinile
1. Care este forța presiunii normale? Notați ecuația referitoare la forța de frecare la forța presiunii normale.
3. Ce tipuri de frecare știți?
4. Care este cauza forțelor de frecare?
5. În ce cazuri forțele de fricțiune joacă un rol pozitiv?
6. În ce cazuri forțele de fricțiune joacă un rol negativ?
7. Cum pot schimba forța de frecare?