WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA KINETYCZNEGO.

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika tarcia kinetycznego dla tworzyw sztucznych.

2. OPIS STANOWISKA POMIAROWEGO

Stanowisko pomiarowe wykonano w postaci dwóch rolek o jednakowych średnicach, obracających się w przeciwne strony z jednakową prędkością kątową. Układ napędzany jest silnikiem elektrycznym poprzez przekładnię pasową i przekładnię zębatą o przełożeniu u = 1. Na obracających się rolkach stalowych spoczywa pręt.

3. WSTĘP TEORETYCZNY

W przypadku gdy występuje ruch względny ciał, wprowadzany jest współczynnik tarcia kinetycznego, który jest na ogół mniejszy od współczynnika tarcia spoczynkowego o około 25% i zależy ponadto od prędkości względnej stykających się ciał. Najważniejszą przyczyną występowania tarcia ślizgowego jest chropowatość powierzchni styku ciał. Tarcie opisuje siła tarcia T o wartości proporcjonalnej do siły G docisku, prostopadłej do powierzchni styku ciał. Siła tarcia jest styczna do powierzchni zetknięcia ciał i zawsze zwrócona przeciwnie do kierunku ruchu ciał. Siła ta stara się przeciwdziałać ruchowi ciał.

Gdzie: μ_k - współczynnik tarcia kinetycznego, który zależy od rodzaju stykających się powierzchni ciał, a także od prędkości ruchu względnego tych ciał.

Wzór na współczynnik tarcia kinetycznego :

gdzie: l - odległość między osiami kół

g - przyspieszenie ziemskie

T - okres drgań

4.Obliczenia

Korzystając ze wzoru na współczynnik tarcia kinetycznego obliczamy wartość współczynnika dla danych w protokole materiałów.

μ= 2π²l / gT²= 2*(3,14)² * 0,201: 9,81*1,76 = 0,13

μ= 2π²l / gT²= 2*(3,14)² * 0,201: 9,81*2,32 = 0,075

μ= 2π²l / gT²= 2*(3,14)² * 0,201: 9,81*2,11 = 0,091

5. WNIOSKI

- Pomiar czasu został wykonany za pomocą zegarka co było powodem niedokładnych pomiarów i błędów z tego wynikłych.

• Jak widać z pomiarów współczynniki dla poszczególnych rodzaji materiałów różniły się i najmniejszy był dla aluminium co świadczy o niskiej chropowatości tego materiału.

• Im cięższy materiał pręta tym współczynnik tarcia mniejszy.

• Jak widać im materiał lżejszy tym czas wahnięć mniejszy.

II. Wyznaczanie współczynnika tarcia statycznego cięgna o bęben.

1. CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest doświadczalne zbadanie wpływu kąta opisania na napięcie w cięgnie i wyznaczenie współczynnika tarcia statycznego cięgna o bęben dla różnych materiałów.

2. OPIS STANOWISKA POMIAROWEGO:

Stanowisko pomiarowe składa się z ramy, do której przykręcono wymienny bęben. Cięgno opasuje bęben i krążek. Do końców krążka przymocowane są dwie szalki. W wyniku zmiany sposobu zawieszenia cięgna można otrzymać różne kąty opasania.

3. Pomiary

W ćwiczeniu badaliśmy doświadczalnie wpływ kąta opasania na napięcie w cięgnie. Wyznaczyliśmy współczynniki tarcia o bęben dla następujących materiałów:

-metal

-skóra

-sznurek

Dla siły S₁ otrzymaliśmy następujące wyniki:

Metal
Lp.	α	S2	S2/S1	ln(S2/S1)
1.	60	2,6	1,3	0,26
2.	90	2,7	1,35	0,3
3.	120	3,1	1,55	0,44
4.	150	3,3	1,65	0,5
5.	180	3,7	1,85	0,62

Wykres S₂/S₁=f(α) i ln S₂/S₁=f(α) dla metalu

Skóra
Lp.	α	S2	S2/S1	ln(S2/S1)
1.	60	3,1	1,55	0,44
2.	90	3,6	1,80	0,59
3.	120	3,9	1,95	0,67
4.	150	4,5	2,25	0,81
5.	180	4,7	2,35	0,85

Wykres S₂/S₁=f(α) i ln S₂/S₁=f(α) dla skóry

Sznurek
Lp.	α	S2	S2/S1	ln(S2/S1)
1.	60	2,8	1,4	0,34
2.	90	3,1	1,55	0,44
3.	120	3,3	1,65	0,5
4.	150	3,6	1,80	0,59
5.	180	3,8	1,90	0,64

Wykres S₂/S₁=f(α) i ln S₂/S₁=f(α) dla sznurka

4.OBLICZENIA

Obliczenia wykonujemy według wzoru zmieniając jedynie dane zawarte w protokole:

S₂/S₁= 2,6:2 = 1,3

ln S₂/S₁= ln (2,6:2) = 0,26

5. WNIOSKI:

Z tabeli wynika że przeprowadzony pomiar wskazuje

jednoznacznie, iż zwiększenie kąta opasania α powoduje równocześnie zwiększenie masy nakładanej na szale by ta wytrąciła się z położenia równowagi zarówno dla linki metalowej, skórzanej jak i sznurka.

---