Tracie toczne, tarcie toczne, Wydział MT


Wydział Mechaniczny Technologiczny Dzień: 5.04.2001

Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn Godzina: 1600

Grupa dziekańska: 5

Semestr: 2

LABORATORIUM MECHANIKI OGÓLNEJ

ĆWICZENIE: F

TEMAT: Wyznaczanie współczynnika tarcia tocznego

Sekcja nr I:

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika tarcia tocznego kulki po powierzchni płaskiej oraz wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego.

Podstawy teoretyczne

Wahadło nachylne jest to ciężka kulka zawieszona na długiej nici, przy czym zarówno punkt zaczepienia nici, jak i kulka leżą na płaszczyźnie nachylonej pod pewnym kątem do poziomu. Kulka wychylona z położenia równowagi toczy się po płaszczyźnie wykonując ruch drgający. Głównie ze względu na tarcie toczne jest to ruch zanikający w czasie. Sposób zamocowania kulki w do nici umożliwia swobodny obrót kulki bez jednoczesnego skręcania się nici. Nić pozostaje stale równoległa do płaszczyzny, po której toczy się kulka.

Siła P przyłożona jest w środku masy kulki i wraz z siłą reakcji podłoża powoduje jej toczenie po płaszczyźnie π.

0x08 graphic
Kąt obrotu kulki α można powiązać z kątem wychylenia φ wiedząc, że w czasie, gdy środek kulki zakreśli łuk α∙r, to jednocześnie zatoczy łuk l∙φ. Stąd

gdzie l jest sumą długości nici i promienia kulki.

0x08 graphic
Mierząc liczbę okresów, po których amplituda zmaleje od φ0 do pewnej ustalonej wartości φn, współczynnik tarcia tocznego można wyznaczyć z następującej

zależności

gdzie :

r - jest zmierzonym promieniem kulki

β - jest odczytanym kątem nachylenia płaszczyzny względem kierunku pionowego

φ0 - φn - różnica kątów w radianach

0x08 graphic
Korzystając z zależności na okres drgań wahadła T = 2π/ω można wyznaczyć przyspieszenie ziemskie :

0x08 graphic

gdzie l jest zmierzoną długością wahadła.

0x08 graphic
Opis stanowiska pomiarowego

Stanowisko składa się z właściwego wahadła nachylnego o regulowanym kącie nachylenia i umieszczonego z nim na wspólnej podstawie elektronicznego bloku pomiarowego. Trzon wahadła stanowi kolumna 1, na której zawieszono nić z kulką 2. Do kolumny przytwierdzona jest płytka, po której toczy się kulka 3 oraz czujnik fotoelektryczny 4. Kolumna połączona jest z korpusem przyrządu 5 za pomocą przekładni ślimakowej, która umożliwia pochylanie wahadła w granicach 0o - 90o. Do regulacji nachylenia, które obserwuje się na kątomierzu 6, służy pokrętło z korbką 7. Obok pokrętła znajduje się dodatkowa śruba kontrująca.

W wahadle można zmieniać kulkę (przez odkręcenie jej z gwintu wodzika) oraz płytkę, po której się toczy. Do przyrządu dołączono zestaw kulek i płytek wykonanych z różnych materiałów.

Elektroniczny blok pomiarowy zawiera milisekundomierz i licznik wahnięć. W płycie czołowej znajdują się następujące przyciski :

SIEĆ - wyłącznik sieci

ZERO - zerowanie mierników i jednocześnie przygotowanie czujnika do pomiaru

STOP - po naciśnięciu tego klawisza układ kontynuuje pomiar czasu aż do zakończenia pełnego drgania, po czym zatrzymuje stan obu mierników.

Wyniki pomiarów

A. Materiał : kulki: stal szlifowana bieżni : stal szlifowana

promień kulki r = 10,06 mm

β

φ0 [rad]

φn [rad]

okresy

czas [s]

f [mm]

fśr [mm]

g

0,0105π

0,061π

10

17,471

0,019

30o

0,0105π

0,07π

10

17,425

0,015

0,016

9,637

0,0105π

0,07π

10

17,441

0,015

0,0105π

0,061π

10

19,138

0,011

45o

0,0105π

0,07π

10

19,235

0,008

0,01

9,769

0,0105π

0,061π

10

19,166

0,011

0,0105π

0,052π

10

22,527

0,007

60o

0,0105π

0,061π

10

22,521

0,006

0,006

9,978

0,0105π

0,061π

10

22,492

0,006

B. Materiał : kulki: stal nieszlifowana bieżni : stal nieszlifowana promień kulki r = 10,06 mm

β

φ0 [rad]

φn [rad]

okresy

czas [s]

f [mm]

fśr [mm]

g

0,0105π

0,07π

10

17,658

0,015

30o

0,0105π

0,061π

10

17,657

0,011

0,012

9,582

0,0105π

0,061π

10

17,660

0,011

0,0105π

0,07π

10

19,783

0,008

45o

0,0105π

0,061π

10

19,735

0,019

0,015

9,851

0,0105π

0,061π

10

19,694

0,019

0,0105π

0,034π

10

23,640

0,01

60o

0,0105π

0,044π

10

23,728

0,008

0,008

9,608

0,0105π

0,052π

10

23,629

0,007

C. Materiał : kulki: stal nieszlifowana bieżni :mosiądz

promień kulki r = 10,06 mm

β

φ0 [rad]

φn [rad]

okresy

czas [s]

f [mm]

fśr [mm]

g

0,0105π

0,07π

10

17,649

0,015

30o

0,0105π

0,061π

10

17,627

0,019

0,017

9,525

0,0105π

0,07π

10

17,644

0,015

0,0105π

0,061π

10

19,480

0,011

45o

0,0105π

0,07π

10

19,551

0,008

0,01

9,802

0,0105π

0,061π

10

19,529

0,011

0,0105π

0,044π

10

23,082

0,008

60o

0,0105π

0,034π

10

23,317

0,01

0,009

9,66

0,0105π

0,044π

10

23,183

0,008

Wnioski i spostrzeżenia

Na podstawie analizy pomiarów stwierdzić można, że otrzymane wyniki w zasadzie pokrywają się z teoretycznymi wartościami tarcia tocznego. Oczywiście występują nieznaczne różnice, lecz są one praktycznie nie do wyeliminowania, ponieważ warunki pomiarowe nie pozwalają na dokładniejsze wyznaczenie tych współczynników.

Zaobserwować też można, że najbliższy teoretycznej wartości był pomiar przy kącie nachylenia płaszczyzny 30o. Pomiary dla pozostałych kątów odbiegają już dosyć znacznie od teoretycznych wartości, przy czym najgorzej wygląda to dla kąta 60o.

Jeżeli chodzi o wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego, to pomiary okazały się również dosyć dokładne. Otrzymane wartości tylko nieznacznie odbiegają od teoretycznej wartości tej wielkości. Najdokładniejsze wartości uzyskano przy kącie nachylenia 45°

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
mechana, kratownica, Wydział MT
Tarcie toczne
tarcie toczne ?
TOCZNE TARCIE LUX PROTOKOL, STUDIA, SEMESTR I, Mechanika, Mechanika Wyklady, Mechanika net
tarcie toczne(1), Technologia chemiczna, semestr 2, Fizyka, Laboratorium, laboratoria fizyka bincia
TOCZNE TARCIE LUX, STUDIA, SEMESTR I, Mechanika, Mechanika Wyklady, Mechanika net
tarcie toczne, Technologia chemiczna, semestr 2, Fizyka, Laboratorium, laboratoria fizyka bincia
9 TARCIE ŚLIZGOWE I TOCZNE
Tarcie toczne
Tarcie toczne mini, Studia, ZiIP, SEMESTR II, Mechanika, Mechanika
Mechanika 25 marzec 2004 Tarcie toczne, STUDIA, SEMESTR I, Mechanika, Mechanika Wyklady, Mechanika n
[9]Tarcie toczne [ciezki walec na sztywnej i podatnej podstawie, [9] Tarcie toczne [ciezki walec n
tarcie-toczne, STUDIA, SEMESTR I, Mechanika, Mechanika Wyklady, Mechanika net
tarcie toczne XXX2

więcej podobnych podstron