Wydział Transportu PW Mechanika Techniczna - Laboratorium

Sprawozdanie z ćwiczenia nr:6 Tytuł ćwiczenia: Pomiar współczynnika tarcia suchego

Grupa (specjalność): SRL
Zespół nr:
	Nazwisko	Imię	Ocena końcowa
	Kalinowska	Patrycja
	Karwowska	Katarzyna
	Siłkowska	Justyna
	Marczak	Izabela
	Błoński	Borys
	Wszyndybył	Jakub
	Sobolak	Krzysztof

Data wykonania ćwiczenia (dd.mm.rr)	08.03.2012
Data oddania sprawozdania (dd.mm.rr)	15.03.2012

Wprowadzenie i opis stanowiska

Tarcie jest zjawiskiem które polega na występowaniu oporu mechanicznego, który uniemożliwia lub utrudnia wzajemne przesuwanie stykających się ciał. Warunkiem powstawania tarcia jest występowanie siły nacisku N (kontaktowej siły prostopadłej do kierunku ruchu).

Stanowisko, na którym badaliśmy zjawisko tarcia suchego jest zestawem składającym się z:

1 - włącznik elektryczny 220 [V]; 2 - ruchoma platforma; 3 - badany obiekt o

ciężarze 1 [N], 4 - dodatkowe odważniki, każdy o ciężarze 0.5 [N], 5 - płytka, po której

porusza się badany obiekt, 6 - tłumik , 7 - siłomierz, 8 - prowadnice, 9 - bęben, na

który nawija się linka,

Schemat stanowiska służącego do pomiaru taracia suchego.

Obliczenia i wnioski

6.4.1 WYZNACZANIE SIŁY TARCIA W ZALEŻNOŚCI OD SIŁY NACISKU

ZESTAW 2:

- płytka: aluminium,

- obiekt : mosiądz o ciężarze 1N,

- prędkość przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm])

- nacisk obiektu na płytkę jest zwiększany od 1 N do 5N poprzez dodawanie ciężarków 0,5N.

Siła nacisku N [N]	1,0	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
Siła tarcia T [N]	0,4	0,7	0,86	1,06	1,42	1,6
Współczynnik tarcia T/N	0,4	0,35	0,34	0,35	0,35	0,32

Tabela 6.3.

Wartość średnia współczynnika tarcia wyniosła 0,352

Z wykresu widać że wraz ze zwiększaniem siły nacisku N rośnie siła tarcia T. Rośnie w sposób proporcjonalny do zwiększanego obciążenia wiec współczynnik tarcia μ pozostaje stały, a różnice w obliczonym współczynniku tarcia wynikają z niedokładności odczytu i pomiarów wyników. Wnioskujemy z tego, że siła tarcia jest wprost proporcjonalna do siły nacisku, jest to zgodne z prawem tarcia statycznego Coulomba i Morena które opisane jest wzorem T = μ*N, gdzie T- siła tarcia, N- siła nacisku, μ- współczynnik tarcia

6.4.2 ZALEŻNOŚĆ SIŁY TARCIA OD CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI

ZESTAW:

- płytka: filc,

- obiekt: aluminium o gładkiej/chropowatej powierzchni o ciężarze 1[N],

- prędkość przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm]).

				Wartości średnie
Siła nacisku N [N]	1.0	1.0	1,0	1,0
Siła tarcia T [N]	0,26	0,25	0,25	0,253
Współczynnik tarcia T/N	0,26	0,25	0,25	0,253

Tabela. Powierzchnia gładka.

				Wartości średnie
Siła nacisku N [N]	1.0	1.0	1,0	1,0
Siła tarcia T [N]	0,59	0,56	0,56	0,58
Współczynnik tarcia T/N	0,59	0,56	0,56	0,58

Tabela. Powierzchnia chropowata.

Dla powierzchni gładkiej średni współczynnik tarcia z trzech pomiarów wyniósł 0,253, natomiast średni współczynnik tarcia dla powierzchni chropowatej wyniósł 0,58 więc ponad dwa razy więcej. Czyli chropowatość powierzchni ma duży wpływ na siłę tarcia w taki sposób, że im większa chropowatość tym większy współczynnik tarcia μ.

6.4.3. WPŁYW RODZAJU POWIERZCHNI TRĄCYCH NA SIŁĘ TARCIA

ZESTAW:

- płytka: aluminium,

- obiekty: o ciężarze 1[N]; wykonane z aluminium i mosiądzu o jednakowym stopniu

gładkości powierzchni

- prędkość przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm])

				Wartości średnie
Siła nacisku N [N]	1.0	1.0	1,0	1,0
Siła tarcia T [N]	0,26	0,24	0,24	0,246
Współczynnik tarcia T/N	0,26	0,24	0,24	0,246

Tabela. Płytka aluminiowa

				Wartości średnie
Siła nacisku N [N]	1.0	1.0	1,0	1,0
Siła tarcia T [N]	0,31	0,32	0,4	0,34
Współczynnik tarcia T/N	0,31	0,32	0,4	0,34

Tabela. Płytka mosiężna.

Średnia siła tarcia z trzech pomiarów wyniosła dla aluminium 0,246 [N] , a dla mosiądzu 0,34 [N]. Analizując te wyniki stwierdzamy że siła tarcia zależy od rodzaju materiału z którego wykonane są badane obiekty. Stwierdzenie to pokrywa się z ogólnie przyjętymi prawami fizycznymi dla tarcia.

6.4.4. BADANIE ZALEŻNOŚCI SIŁY TARCIA OD WIELKOŚCI POWIERZCHNI

KONTAKTU

ZESTAW:

- płytka: aluminium,

- obiekt: aluminium o gładkiej powierzchni o ciężarze 1[N]

- dwa dodatkowe ciężarki 0.5 [N]

- prędkość przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm])

				Wartości średnie
Siła nacisku N [N]	2.0	2.0	2.0	2,0
Siła tarcia T [N]	0,32	0,44	0,4	0,39
Współczynnik tarcia T/N	0,16	0,22	0,2	0,19

Tabela płytka aluminiowa większe pole powierzchni.

				Wartości średnie
Siła nacisku N [N]	2.0	2.0	2.0	2,0
Siła tarcia T [N]	0,5	0,43	0,55	0,49
Współczynnik tarcia T/N	0,25	0,215	0,275	0,25

Tabela płytka aluminiowa mniejsze pole powierzchni.

Średnia siła tarcia dla płytki aluminiowej położonej większą powierzchnią wyniosła 0,39 [N], gdy płytkę położyliśmy mniejszą powierzchnią średnia siła tarcia wyniosła 0,49 [N]. Teoretycznie oba wyniki powinny być identycznie, zgodnie z prawem tarcia Coulomba i Morena, które brzmi następująco: „Wielkość siły tarcia jest niezależna od pola powierzchni stykających się ciał, zależy jedynie od rodzaju powierzchni” . Różnica w otrzymanych wynikach spowodowana jest niedokładnością odczytu.

6.4.5. WPŁYW PRĘDKOŚCI PRZESUWU NA SIŁĘ TARCIA

ZESTAW:

- płytka: filc,

- obiekt: aluminium o chropowatej powierzchni o ciężarze 1 [N],

- dwie prędkości przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm]) oraz

duża (bęben o średnicy 15 mm)

- v₁ < v₂ ( r₁ < r₂ )

				Wartości średnie
Siła nacisku N [N]	1.0	1.0	1.0	1,0
Siła tarcia T [N]	0,6	0,6	0,59	0,6
Współczynnik tarcia T/N	0,6	0,6	0,59	0,6

Tabela. Bęben o średnicy 7,5 mm

				Wartości średnie
Siła nacisku N [N]	1.0	1.0	1.0	1,0
Siła tarcia T [N]	0,56	0,53	0,62	0,57
Współczynnik tarcia T/N	0,56	0,53	0,62	0,57

Tabela. Bęben o średnicy 15 mm

Średnia siła tarcia dla małej prędkości przesuwu wyniosła 0,6 [N], natomiast dla dużej prędkości przesuwu wyniosła 0,57 [N]. Teoretycznie siła tarcia nie zależy od prędkości, więc wyniki powinny być takie same, jednak przyjmując jako błąd pomiarowy niedokładność odczytu wyników oraz niejednolitość powierzchni z filcu, możemy stwierdzić że faktycznie prędkość nie zależy od siły tarcia.

Mechanika Techniczna - Laboratorium

Arkusz Ocen

Ćwiczenie nr: 6

Tytuł ćwiczenia: Pomiar współczynnika tarcia suchego

Grupa (specjalność): SRL
Zespół nr:
	Nazwisko	Imię	Ocena
			Sprawozdanie	Sprawdzian	Końcowa
	Kalinowska	Patrycja
	Karwowska	Katarzyna
	Siłkowska	Justyna
	Marczak	Izabela
	Błoński	Borys
	Wszyndybył	Jakub
	Sobolak	Krzysztof

Data wykonania ćwiczenia (dd.mm.rr)	08.03.2012
Data oddania sprawozdania (dd.mm.rr)	15.03.2012

5

---