Для визначення коефіцієнта тертя спокою використовують трибометр Це пристрій, що дозволяє відраховувати кут нахилу рухомий площині-1, відносно горизонтальної площини-2. Тангенс кута рівний коефіцієнту тертя спокою при якому тіло-3, покладене на площину-1 починає рухатися. Кут відраховують по транспортира-4.
Для визначення кінематичного коефіцієнта тертя потрібна установка, пристрій якої легко зрозуміти з малюнка (див. Рис.2.3). Тіло-2 рухається по площині-1 під дією сили натягу нитки, перекинутої через блок-4. Сила натягу регулюється зміною ваги вантажу-3.
Сила тертя дорівнює вазі чашки з вантажем, при якому тіло-2 рівномірно ковзає по поверхні -1
де m - маса чашки з вантажем,
(Kск- кінематичний коеффіціенттренія ковзання,
mт - маса тіла-2,
- прискорення сили тяжіння.
Вирішуючи рівняння (2.7) щодо kск. отримуємо
Навантажуючи тепо-2, помічаємо, що рух його відбувається при більшій масі перевантаження, що накладаються на чашку-3. Але ставлення завжди залишається постійним, рівним коефіцієнту тертя.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Встановіть на трибометр одне з пропонованих ки, повільно піднімаючи площину-2, зауважте кут, при якому тіло починає ковзати,
2. Вимірювання проведіть кілька разів, записуючи дані в заздалегідь приготовлену таблицю 2.2.
3. Повернути тіло на іншу площину і повторити досвід.
4. Зробити висновок.
5. Подібні вимірювання провести з іншими зразками, запропонованими викладачем.
6. Визначити коефіцієнт тертя спокою для циліндричних зразків однакового діаметра, ізготовленнихіз різних матеріалів за рівнянням (2.4.)
7. Порівняти коефіцієнти тертя ковзання і тертя кочення для однакових пар, що труться.
8. Порівняти коефіцієнти тертя спокою і руху для однакових пар, що труться.
Визначення статичного коефіцієнта тертя ковзання
1. Побудувати залежність сили тертя від сили нормального тиску.
2. За отриманою залежності (графіком) визначити середнє значення коефіцієнта тертя.
1. Що таке сила тертя? Як спрямована сила сухого тертя до поверхні тіла?
2. Що називають тертям спокою, тертям ковзання, тертям кочення?
3. Від чого залежить коефіцієнт тертя?
4. Які види тертя Ви знаєте?
5. Яка одиниця виміру коефіцієнта тертя?
6. Яке значення коефіцієнтів тертя в сільському господарстві?
7. Наведіть приклади використання сил тертя при роботі сільськогосподарських машин.
8. Які тертя називають внутрішнім?
9. Від чого залежить сила внутрішнього тертя?
Лабораторна робота №3
ПЕРЕВІРКА Основного Закону ДИНАМИКИ ОБЕРТАЛЬНОГО
РУХУ З ВИКОРИСТАННЯМ хрестоподібної маятник
Мета роботи: перевірити здійснимість основного закону динаміки обертального руху.
Прилади й приналежності: маятник Обербека, набір вантажів, секундомір, штангенциркуль, лінійка.
Основний закон динаміки обертального руху для абсолютно твердого тіла читається так: момент обертає сили, що діє на тіло, дорівнює добутку моменту інерції цього тіла на кутове прискорення, що повідомляється цього тіла, і записується таким чином:
де - момент обертає сили,
- момент інерції тіла,
- кутове прискорення тіла.
Момент інерції тіла є мірою інертності тіла і в загальному випадку дорівнює сумі моментів інерції складових його матеріальних точок
- порядковий номер матеріальної точки, = 1,2,3, ......
Момент інерції матеріальної щодо деякої осі обертання дорівнює добутку маси цієї точки на квадрат відстані від цієї точки до осі обертання
тут m - маса матеріальної точки,
r - відстань від матеріальної точки до осі обертання.
Моментом сили називають векторну величину, модуль якого дорівнює добутку сили на плече
тут М - момент сили,
F - сила, що діє на тіло,
Момент сили можна змінювати двояко: змінюючи діючу силу, або змінюючи плече сили при незмінній силі.
У нашій роботі ми будемо міняти величину діючої сили, залишаючи незмінним плече сили.
При зміні моменту обертає сили при постійному моменті інерції маятника, буде змінюватися кутове прискорення. Але ставлення моменту обертає сили до кутового прискорення, буде величиною постійною, рівною моменту інерції маятника.
У роботі необхідно перевірити правильність цього твердження.
Хрестоподібний маятник (див. Рис. 3.2.) Являє собою диск -1 з укріпленими на ньому під кутом 90 0 один до одного чотирма довгими стержнями -2, за якими можуть переміщатися вантажі -3 масою m0 кожен. На блок -1 може накручуватися нитка -4, до вільного кінця якої кріпиться вантаж -5 масою m.
Внаслідок натягу нитки під дією сили тяжіння підвішеного вантажу мятніков приходить в рух, тобто сила натягу нитки буде силою обертає маятник, а плечем цієї сили буде радіус диска. Рух вантажу буде прямолінійним рівноприскореному з прискоренням а, яке можна визначити за рівнянням равноускоренного поступального руху без початкової швидкості:
тут h - висота падіння вантажу,
а - прискорення, з яким рухається вантаж,
t - час руху вантажу вниз.
Кутове прискорення пов'язане з лінійним співвідношенням:
,
Сила натягу нитки може бути знайдена з рівняння руху вантажу:
тут g - прискорення вільного падіння (g = 9,8 м / с 2).
Момент обертає сили виразиться рівнянням:
тут r - радіус диска, на який намотана нитка (див. рис. 3.2.)
Підставивши в рівняння (3.3.) Значення а з рівняння (3.1.) Отримаємо:
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
- Виміряти штангенциркулем діаметр диска -1.
- Піднявши вантаж на деяку висоту, надати йому можливість вільно опускатися, обертаючи маятник.
- Виміряти час падіння вантажу.
- Результати вимірювання занести в таблицю.
Таблиця для запису результатів вимірювання
- Розрахуйте прискорення маятника за рівнянням (3.2.)
- Розрахуйте момент обертає сили за рівнянням (3.4.)
- знайдіть відношення.
- Розрахуйте похибки.
- Побудуйте графік залежності b = f (м)
- Використовуючи графік залежності b = f (м) визначити момент сил тертя.
- Провести вимірювання, змінивши відстані вантажів до осі обертання. Порівняти отримані результати.
- Сформулюйте основний закон динаміки обертального руху.
- Що називається моментом інерції матеріальної точки?
- Що називається моментом сили?
- Що називається моментом імпульсу матеріальної точки?
- Яка одиниця вимірювання моменту сили в системі СІ?
- Що називається плечем сили?
- Яка одиниця вимірювання моменту сили в системі СІ?
- Яка одиниця вимірювання моменту імпульсу матеріальної точки в системі СІ?
- Яка одиниця вимірювання імпульсу моменту сили в системі СІ?
- Як визначається момент інерції твердого тіла?
Лабораторна робота №4