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: μk - 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.
