Wyznaczanie współczynnika tarcia tocznego za pomocą wahadła nachylnego, FIZ121, nr


nr

ćwicz.

121

data

6.05.1996

Wydział

Elektryczny

Semestr

IV

grupa A2

przygotowanie

wykonanie

ocena ostatecz.

TEMAT: WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA TOCZNEGO

ZA POMOCĄ WAHADŁA NACHYLNEGO

1. Wiadomości wstępne:

Tarcie zewnętrzne, krótko zwane tarciem, jest zjawiskiem polegającym na powstawaniu oporu w płaszczyźnie w płaszczyźnie zetknięcia dwóch ciał stałych przemieszczających się względem siebie z określoną prędkością. Siła oporu skierowana przeciwnie do wektora prędkości, nazywana jest siłą tarcia. Zjawisko tarcia jest procesem rozpraszającym energię, któremu zwykle towarzyszy wydzielanie się ciepła, niszczenie ciał, ich elektryzowanie itd.

Ogólnie można rozróżniać dwa typy tarcia - suwne i toczne. Tarcie toczne charakteryzowane jest współczynnikiem tarcia tocznego, zdefiniowanego jako stosunek momentu tarcia tocznego do obciążenia normalnego. Wartość liczbowa współczynnika tarcia zależy przede wszystkim od rodzaju materiałów trących się, a także od warunków zewnętrznych, takich jak np. obciążenie, prędkość, chropowatość powierzchni, temperatura, smarowanie, których zmiana może wywołać kilkakrotne zmniejszenie lub zwiększenie tego współczynnika.

Siłę tarcia suwnego, określoną zarówno przez czynniki zależne, jak i niezależne od obciążenia od obciążenia normalnego, można wyrazić wzorem ogólnym:

T = A + μsNα

A - składowa wektora siły tarcia uwzględniającą przyczepność powierzchni styku ciał

μs - współczynnik tarcia suwnego

N - obciążenie normalne

Siła tarcia tocznego występuje w czasie toczenia się jednego ciała po drugim i jest wywołana przez trzy czynniki:

- histerezę sprężystą, związaną ze ściskaniem pod obciążeniem i odprężaniem materiałów podstawy odpowiednio przed i za toczącym się ciałem;

- pracę traconą na odkształcenie materiału, związaną z tworzeniem się wałka przed toczącym się ciałem;

- rozrywanie tzw. połączeń mostkowych;

Tarcie tego typu w ujęciu makroskopowym rozważamy na przykładzie kuli, która toczy się po równi pochyłej.

Z doświadczenia wynika, że kula zaczyna się toczyć dopiero wtedy, gdy kąt α przekroczy pewną wartość graniczną. Dla takiego kąta granicznego nacisk kuli na równię pochyłą:

Fn = Q cosα

natomiast składowa siły pokonująca opór tarcia:

Ft = Q sinα

Q jest wartością siły ciężkości kuli przyłożoną w jej środku masy. Podczas toczenia podstawową rolę odgrywa moment siły Ft względem punkyu styczności O. Wartość momentu siły wynosi:

N = Q r sinα

gdzie r = OS jest ramieniem siły Ft względem punktu O. Moment ten musi być równoważony przez moment oporu tarcia, proporcjonalny do siły nacisku, zatem mamy:

Q r sinα = μt Q cosα

gdzie μt oznacza współczynnik tarcia tocznego:

μt = r tgα

2. Tabela pomiarowa:

3. Obliczenia:

Współczynnik tarcia tocznego wyznaczmy z wzoru:

Błąd jest liczony z różniczki zupełnej:

α0 = 5 0

αn = 1 0

l = 0,50 [m]

Δα = 6 '

Δβ = 6 '

Δl = 0,01 [m]

Dla kulki nr: 3

β

n

μt

β

n

μt

β

n

μt

27

[8,66 ± 0,54] 10-5

23

[10,17 ± 0,71] 10-5

39

[6,00 ± 0,37] 10-5

26

[8,99 ± 0,51] 10-5

23

[10,17 ± 0,71] 10-5

42

[5,57 ± 0,41] 10-5

29

[8,06 ± 0,58] 10-5

22

[10,63 ± 0,69] 10-5

43

[5,44 ± 0,43] 10-5

27

[8,66 ± 0,54] 10-5

23

[10,17 ± 0,71] 10-5

43

[5,44 ± 0,43] 10-5

15 0

30

[7,79 ± 0,62] 10-5

15 0

24

[9,74 ± 0,75] 10-5

15 0

41

[5,70 ± 0,39] 10-5

28

[8,35 ± 0,60] 10-5

26

[8,99 ± 0,77] 10-5

43

[5,44 ± 0,43] 10-5

28

[8,35 ± 0,60] 10-5

26

[8,99 ± 0,77] 10-5

43

[5,44 ± 0,43] 10-5

31

[7,79 ± 0,65] 10-5

24

[9,74 ± 0,75] 10-5

45

[5,20 ± 0,47] 10-5

30

[7,79 ± 0,62] 10-5

25

[9,35 ± 0,73] 10-5

44

[5,31 ± 0,45] 10-5

32

[7,31 ± 0,69] 10-5

24

[9,74 ± 0,75] 10-5

42

[5,57 ± 0,41] 10-5

Wartości średnie:

[8,17 ± 0,59] 10-5

[9,77 ± 0,73] 10-5

[5,51 ± 0,42] 10-5

Dla kulki nr: 1

n

μt

β

n

μt

β

n

μt

18

[1,30 ± 0,16] 10-4

16

[1,46 ± 0,12] 10-4

16

[1,46 ± 0,12] 10-4

19

[1,23 ± 0,19] 10-4

16

[1,46 ± 0,12] 10-4

17

[1,37 ± 0,14] 10-4

20

[1,17 ± 0,21] 10-4

18

[1,30 ± 0,16] 10-4

17

[1,37 ± 0,14] 10-4

21

[1,11 ± 0,22] 10-4

17

[1,37 ± 0,14] 10-4

17

[1,37 ± 0,14] 10-4

15 0

22

[1,06 ± 0,24] 10-4

15 0

17

[1,37 ± 0,14] 10-4

15 0

19

[1,23 ± 0,19] 10-4

22

[1,06 ± 0,24] 10-4

16

[1,46 ± 0,12] 10-4

18

[1,30 ± 0,16] 10-4

23

[1,02 ± 0,26] 10-4

17

[1,37 ± 0,14] 10-4

16

[1,46 ± 0,12] 10-4

22

[1,06 ± 0,24] 10-4

16

[1,46 ± 0,12] 10-4

17

[1,37 ± 0,14] 10-4

23

[1,02 ± 0,26] 10-4

17

[1,37 ± 0,14] 10-4

18

[1,30 ± 0,16] 10-4

24

[0,97 ± 0,29] 10-4

16

[1,46 ± 0,12] 10-4

20

[1,17 ± 0,21] 10-4

Wartości średnie:

[1,1 ± 0,23] 10-4

[1,41 ± 0,13] 10-4

[1,34 ± 0,15] 10-4

4. Wnioski:

Z uzyskanych wyników widać że współczynniki tarcia tocznego mieszczą się w granicach 10-3 - 10-5. Widać że dla miedzi współczynnik tarcia jest większy niż dla stali tak więc miedź jest miększym metalem niż stal.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ROZSZERZALNOŚCI CIECZY ZA POMOCĄ PIKNOMETRU
76 WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU
Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego, 101, NR ĆW.
cw 15 - Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru Stockes’a, Sprawozdania j
Opt- Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą s, Sprawozdania - Fizyka
76 - WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU, Materiały na studia, Fizyka
Sprawozdanie08 Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą refraktometru?bego
Wyznaczanie wartości przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła matematycznego, budownictwo, semest
76 - WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU.x
Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą refraktometru Abbego, FIZA1
Doświadczalne wyznaczanie wartości przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła matematycznego
[14.10.2014] Współczynnik wodoprzepuszczalności, ćw[1].3, Wyznaczenie współczynnika wodoprzepuszcza
42 Wyznaczanie współczynnika tarcia tocznego
Wyznaczanie momentu bezwladnosci bryly za pomoca wahadla torsyjego(2), Transport UTP, semestr 1, ffi
22 WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATLA ZA POMOCĄ MIKROSKOPU doc
Wyznaczanie momentu bezwładności bryły za pomocą wahadła torsyjego doc
Wyznaczanie pętli histerezy ferromagnetyków za pomocą halotronu, 208, Ćw. nr

więcej podobnych podstron