Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Chełmie

Instytut Nauk Technicznych

LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

Data wykonania ćwiczenia:	Nr ćwiczenia: 1B	Ocena ze sprawozdania:
Wykonał:		Grupa:
Temat: Wyznaczanie współczynników tarcia statycznego i kinetycznego		Prowadzący: ………………………………….

1. Podstawy teoretyczne:

Tarcie to całość zjawisk fizycznych towarzyszących przemieszczaniu się względem siebie dwóch ciał fizycznych (tarcie zewnętrzne) lub elementów tego samego ciała (tarcie wewnętrzne) i powodujących rozpraszanie energii podczas ruchu.

Współczynnik tarcia - (μ - mi) czasem k lub f - jest to stosunek tarcia do całkowitego nacisku normalnego. Dla niewielkich prędkości zależy od stanu powierzchni i jest on inny, gdy powierzchnie są zanieczyszczone, skordowane lub chropowate.

Współczynnika tarcia kinetycznego- Jest on rozpatrywany w przypadku ruchu względnego ciał. Współczynnik ten zależy od prędkości ruchu względnego ciał. Praktycznie w zakresie spotykanych na ogół prędkości przyjmuje się jego wartość jako stałą. Ogólnie można stwierdzić, że wartości współczynnika tarcia zawarte są w granicach 0 < μ < 1.

Współczynnik tarcia statycznego- jest wielkością μ nazywany również współczynnikiem proporcjonalności bezwymiarową. Siła tarcia jest wprost proporcjonalna do nacisku normalnego. Siła tarcia nie zależy od wielkości powierzchni styku. Współczynnik tarcia zależy od materiału stykających się oraz od stanu ich powierzchni . Współczynnik tarcia charakteryzuje ciała stykające się pod względem ich właściwości ciernych , Ustala się go doświadczalnie. Jest on tym mniejszy, im bardziej gładka jest powierzchnia ciał. Zmniejsza się także , jeśli powierzchnie są smarowane.

Siła występująca w zjawiskach tarcia nazywana jest siłą tarcia.

Tarcie kinetyczne ze względu na rodzaj ruchu można podzielić na tarcie ślizgowe i tarcie toczne. Przy tarciu ślizgowym obszarem styku jest zazwyczaj powierzchnia płaska lub zakrzywiona. Wyróżniane przez niektórych autorów tarcie wiertne jest szczególnym rodzajem tarcia ślizgowego, przy którym obszarem styku jest przekrój kołowy równocześnie przemieszczający się osiowo. Przy tarciu tocznym obszarem styku elementów jest punkt (tarcie kuł) lub linia (tarcie ciał o kształtach cylindrycznych lub cylindrycznym i płaskim).

Tarcie spoczynkowe (statyczne) - tarcie ślizgowe, występujące między dwoma ciałami gdy nie przemieszczają się względem siebie.

Siła tarcia równoważy siłę działającą na ciało. Maksymalna siła tarcia jest proporcjonalna do siły, z jaką ciało naciska na podłoże:

gdzie T - maksymalna siła tarcia, N - nacisk, µ - współczynnik tarcia statycznego zależny od materiałów, z jakich są wykonane ciała.

Siła inicjująca ruch musi przekroczyć wartość T, aby wprawić ciało w ruch.

Tarciem ruchowym - nazywa się tarcie zewnętrzne, gdy dwa ciała ślizgają się lub toczą po sobie. Siła tarcia przeciwstawia się wówczas ruchowi.

Tak więc tarcie jest to opór mechaniczny występujący pomiędzy dwoma ciałami. Tarcie jest wynikiem niedoskonałości budowy powierzchni ciał. Są one zawsze chropowate, nawet jeżeli wydaje się nam, że są idealnie wypolerowane. Tarcie dzielimy na dwa rodzaje: tarcie statyczne, występujące pomiędzy ciałami w spoczynku, oraz tarcie kinetyczne, pomiędzy dwoma ciałami, które znajdują się w ruchu względem siebie. Tarcie kinetyczne jest zazwyczaj mniejsze od statycznego o około ¼, zależy od prędkości względnej obu ciał.

Wynikiem istnienia tarcia jest siła tarcia (oporu) T. Jest ona zawsze skierowana tak, aby przeciwdziałać względnemu ruchowi ciał. Wartość tej siły jest proporcjonalna do wartości siły nacisku G, prostopadłej do powierzchni stykania się obu ciał. Współczynnik proporcjonalności pomiędzy siłą nacisku a siłą tarcia jest nazywany współczynnikiem tarcia kinetycznego:

T= m_kG

Współczynnik tarcia kinetycznego m_k zależy od rodzaju stykających się ciał oraz od prędkości ruchu względnego.

1a. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wartości współczynnika tarcia statycznego
i kinetycznego

2. Schemat stanowiska

Do wspornika 8 przymocowana jest nieruchoma tarcza 4, względem której na osi 10 mogą obracać się niezależne od siebie ramię 1 i tarcza kątowa 2. Ramię 1 można ustawić w dowolnym położeniu i unieruchomić zaciskiem 9. Do unieruchomienia tarczy kątowej 2 służy zacisk 3. Do ramienia 1 można mocować dwa kołki 6 stanowiące podpory dla pręta 7. Do zmiany odległości między kołkami służą otwory 5.

3. Tabela pomiarów i wyników

4. Wzory, obliczenia i wykresy

Wzór na współczynnik tarcia kinetycznego :

gdzie: l - odległość między osiami kół

g - przyspieszenie ziemskie

T - okres drgań

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………...........

5. Wnioski: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

---