1. Wprowadzenie

Tarcie (pojęcie fizyczne) to całość zjawisk fizycznych towarzyszących przemieszczaniu się względem siebie dwóch ciał fizycznych (tarcie zewnętrzne) powodujących rozpraszanie energii podczas ruchu.

Tarcie zewnętrzne występuje na granicy dwóch ciał stałych.

Rozróżnia się tarcie statyczne i dynamiczne.

Siła występująca w zjawiskach tarcia nazywana jest siła tarcia i współczynnik tarcia.

Tarcie statyczne występuje 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:

T = N  •  μ $\rightarrow \text{\ \ }\mu = \frac{T}{N}$

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

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

Współczynnik proporcjonalności μ nosi nazwę współczynnika tarcia statycznego:

$\ \mu = \frac{T}{N} = \text{tgα}$

Współczynnik tarcia μ jest równy tangensowi kąta w chwili równowagi granicznej

Jeśli ciało jest w ruchu (ślizga się po drugim), to działa na nie siła tarcia dynamicznego, która jest skierowana przeciwnie do wektora prędkości i wywołuje efekt hamujący.

To właśnie dzięki niej, ciała w realnym świecie nie pozostają w nieskończonym ruchu, gdy są raz wprawione w ruch, lecz po pewnym czasie zatrzymują się.

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze zjawiskiem tarcia statycznego oraz wyznaczenie współczynnika tarcia różnych materiałów, przy uzyciu równi pochyłej.

2. Schematy i opisy stanowiska

3

1

2

α

1 – pokrętło do regulacji wysokości równi; 2 – powierzchnia równi pochyłej; 3 – klocek wykorzystywany do wyznaczania współczynnika tarcia

4.Metodyka pomiarów i obliczeń

Długość przeciwprostokątnej – 30 cm (c)

Pomiary:

Dla drewnianego klocka po drewnie:

Długość podstawy (a)

1. 28,5 cm

2. 28,6 cm

3. 28,8 cm

Dla z tworzywa klocka po drewnie:

Długość podstawy (a)

1. 28,4 cm

2. 28,7 cm

3. 28,9 cm

Przykład obliczania współczynnika tarcia dreno po drewnie.

Długość podstawy równi przy 1 pomiarze- 28,5 cm (a)

Obliczanie kąta pochylenia równi (α)

arccos(a/c) = arccos (28,5/30) = 18˚9’32,4”

Obliczanie współczynnika tarcia

µ₁=tg(18˚9’32,4”)=0,329

5. Wyniki obliczeń oraz wykresy

Materiał klocka	Długość podstawy (a) [cm]	Kąt pochylenia równi (α)	Współczynnik tarcia obliczeniowy	Współczynnik tarcia z literatury
Drewno
	28,5 cm	18˚9’32,4”	0,329	0,48
	28,6 cm	17˚34’22,8”	0,317	0,48
	28,8 cm	16˚15’36”	0,292	0,48
Tworzywo
	28,4 cm	18˚47’49,2”	0,340	0,19
	28,7 cm	16˚55’48”	0,304	0,19
	28,9 cm	15˚33’50,4”	0,279	0,19

Współczynnik tarcia uśredniony

Drewno µ = 0,31

Tworzywo µ = 0,30

6. Wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia

Współczynnik tarcia jest różny w zależności od materiałów, z jakich zrobione są ciało i równia oraz od stanu ich powierzchni.

Powierzchniami styku w przeprowadzonym ćwiczeniu były kolejno: drewniany klocek po szkle oraz stalowy klocek po szkle. Współczynnik tarcia drewna po szkle z literatury wynosi 0,48. Podczas ćwiczenia, z uśrednienia pomiarów wyszło 0,45 – jest to wynik przybliżony do teoretycznego. Wynik nieco mniejszy może być szlifowaniem klocka, co doprowadzilo do wytarcia słojów.

Jeśli chodzi o stal współczynnik teoretyczny wynosi 0,19 , natomiast z obliczeń 0,26. Różnica ta mogła być spowodowana zabrudzeniem powierzchni szkła oraz stali przez np. tłuszcz z dłoni.

Zjawisku tarcia towarzyszy wydzielenie się ciepła, elektryzowanie się ciał oraz ich niszczenie na skutek ścierania.

Aby zmniejszyć tarcie stosuje się smary, które w dużym stopniu zmniejszają tarcie, dzięki czemu straty energii i zużycie materiałów są mniejsze. Ponadto smarowanie chroni trące się powierzchnie przed nagrzaniem.