Главная | Обратная связь

Описание экспериментальной установки

Общий вид установки приведен на рис. 5.3. Она состоит из основания 1, вертикальной стойки 2, верхнего кронштейна 3 с панелью 4, маятника скольжения и маятника качения, которые устанавливаются на верхнем кронштейне 3 поочередно. Основание 1 снабжено тремя регулируемыми опорами 5 и винтом-барашком 6 для фиксации вертикальной стойки 2. Вертикальная стойка 2 выполнена из металлической трубы. Угол отклонения панели 4 от вертикального положения показывает риска-указатель, нанесенная на вертикальной стойке 2.

Панель 4 имеет прямоугольное окно, в котором устанавливаются сменные образцы в виде пластин из стали, латуни, алюминия и фторопласта. В нижней части панели нанесена шкала отсчета угла отклонения маятников. С помощью винта 7 панель отклоняется от вертикального положения. Угол отклонения панели определяется с помощью шкалы 8, закрепленной в нижней части панели.

Маятник скольжения представляет собой металлический стержень 9, снабженный призматической опорой 10 и обоймой 11, в которую устанавливаются сменные образцы в виде усеченного шара.

Маятник качения представляет собой металлический шарик 12, подвешенный на капроновой нити 13. Шары являются сменными и изготовлены из стали, латуни и алюминия.

 

Подготовка установки к работе

1. Произвести регулировку положения основания при помощи регулировочных опор таким образом, чтобы нить подвеса маятника совпадала с нулевым делением шкалы отсчета.

2. Установить угол наклона образца равный 90°, при этом должно осуществляться касание шарика поверхности исследуемого образца при отсутствии силы нормального давления, что достигается с помощью регулировочных опор.

3. Отрегулировать длину нити маятника с помощью устройства на верхнем кронштейне таким образом, чтобы при колебании маятника шарик перемещался по рабочей поверхности образца, не касаясь шкалы.

4. Протереть исследуемые поверхности сменных пластин, усеченные шары и шары маятника качения этиловым спиртом и вытереть насухо.

Методика эксперимента и обработка результатов измерений

Задание 1:определить коэффициент трения качения для различных образцов.

1. Установить маятник качения с шариком из определенного материала.

Таблица 5.1

Материал образца –

R = м, a0 = рад, an = рад

b=45o

n

b=30°

n

b=60°

n

2. Нарисовать таблицу 5.1 для проведения испытания заданного образца.

3. Измерить радиус шарика R и занести его значение в таблицу.

4. Установить испытуемый образец на панель 4.

5. Выставить угол наклона образца β = 30°.

6. Отклонить маятник от положения равновесия на угол a₀ = 6°. Без толчка отпустить маятник. При достижении амплитуды колебания маятника a_n = 2°, определить количество полных колебаний маятника n.

7. Повторить измерения 10 раз. Результаты занести в таблицу.

8. Аналогичные измерения произвести для угла наклона образца b = 45° и b = 60°.

9. Вычислить коэффициент трения качения по формуле (5.10) для заданных значений угла b.

10. Рассчитать погрешность измерения. Сравнить полученный результат с табличным значением и сделать вывод.

11. Нарисовать таблицу 5.1 и провести испытания для другого образца, повторив пункты 1–10.

Задание 2:определить коэффициент трения скольжения для различных образцов.

1. Установить одну из сменных пластин на панель 4.

2. Вставить усеченный стальной шар в обойму 11 маятника скольжения сферической поверхностью наружу. Повесить маятник скольжения при помощи призматической опоры 10 на верхний кронштейн 3 таким образом, чтобы усеченный шар соприкоснулся с установленной на панель пластиной и ось маятника была параллельна лицевой поверхности панели.

3. Нарисовать таблицу 5.2 для проведения испытания заданного образца.

Таблица 5.2

Материал образца –

a0 = рад, an = рад

b=89o

n

b=88°

n

4. Установить угол наклона β панели равным 89°.

5. Отклонить маятник на угол α₀ = 6°.

6. Определить число полных колебаний маятника при достижении им угла равного α_n = 2°.

7. Повторить измерения 10 раз. Результаты занести в таблицу.

8. Определить коэффициент трения скольжения по формуле (5.11).

9. Установить угол наклона β панели равным 88°.

10. Повторить пункты 5–8.

11. Рассчитать погрешность полученного результата и сравнить его с табличным значением.

12.Провести испытания для другого образца, повторив пункты 1–11.

Контрольные вопросы

1. Сформулировать понятие сил трения покоя, скольжения и качения.

2. Сформулировать закон Амонтона–Кулона и дать определение параметров, входящих в уравнение для силы трения скольжения.

3. Объяснить возникновение трения качения при движении цилиндра или шара по поверхности твердого тела. Вывести рабочую формулу (5.10) для определения коэффициента трения качения.

4. Вывести формулу (5.11) для расчета коэффициента трения скольжения.

5. Проанализировать возможные погрешности измерения. Как влияют длина, толщина, и материал нити маятника на результаты эксперимента?

6. Как зависит коэффициент трения качения от упругих свойств материала?

7. От чего зависит коэффициент трения скольжения?

 

Список литературы

1. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. – М.: Наука, 1974.

2. Иродов И. И. Механика. Основные законы физики. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. – М.: Наука, 1989.

4. Савельев И.В. Курс физики. Т. 1. – М.: Наука, 1989.

5. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. –М.: Высшая школа, 1989.

6. Трофимова Т. И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1985.

7. Лабораторный практикум по физике. Под. ред. Ахматова А. С., – М.: Высшая школа, 1980.

8. Общий физический практикум. Механика. Под. ред. Матвеева А.Н. и Киселева Д.Ф. – М.: Изд. МГУ, 1991.

9. Лабораторные занятия по физике. Под ред. Гольдина Л.Л. – М.: Наука, 1983.

10. Лабораторный практикум по физике. Под. ред. Барсукова К.А. и Уханова Ю.И. – М.: Высшая школа, 1988.

11. Майсова Н. Н. Практикум по курсу общей физики. – М.: Высшая школа, 1970.

12. Манина Е. А., Шадрин Г. А. «Обработка результатов измерений физического практикума», Изд-во СурГУ, 2007 г.