Определение коэффициента трения методом наклонного маятника
Метод наклонного маятника, определение коэффициента трения покоя и качения по поверхности с различными значениями свободной энергии и фактора шероховатости. Кривые уменьшения амплитуды колебаний наклонного маятника при трении по различным поверхностям.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.07.2013 |
| Размер файла | 18,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
(ЛИИЖТ)
Кафедра Физики
Лаборатория Молекулярной физики
Отчёт по лабораторной работе №118
Определение коэффициента трения путём наклонного маятника
Выполнил студент
Группы ЭС-404
Учаков М.В.
Санкт-Петербург 2004
План
1. Цель работы
2. Определение коэффициента трения качения
3. Определение статического коэффициента трения
4. Исследование собственных затухающих колебаний
1. Цель работы
1. Ознакомление с методом наклонного маятника, определение коэффициента трения покоя и качения по поверхности с различными значениями свободной энергии и фактора шероховатости.
2. Построение кривых уменьшения амплитуды колебаний наклонного маятника при трении по различным поверхностям и определение логарифмического декремента затухания.
Для определения статистического и кинематического коэффициентов трения скольжения и качения для разных поверхностей широкое распространение получил прибор, называемый “наклонный маятник”. Он состоит из математического маятника, который двигается по наклонной плоскости.
2. Определение коэффициента трения качения
1. Подвесить шарик на валу. Наклонить плоскость к горизонту на угол б = 600.
2. Включить электромагнит в сеть, включить тумблер, отвести маятник до касания с электромагнитом. Отметить по шкале начальное угловое отклонение ц0.Обычно ц ц0=200, если шарик притянут к электромагниту.
3. Отключить тумблер и подсчитать число полных колебаний маятника n, произвести 3-5 раз. Результаты занести в таблицу №1.
Таблица №1
|
б (град.) |
60 |
45 |
30 |
|
|
ц0 (град.) |
20 |
20 |
20 |
|
|
n |
26 |
31 |
40 |
|
|
26 |
31 |
40 |
||
|
25 |
30 |
40 |
||
|
nср. |
25.6 |
30.6 |
40 |
|
|
Мкач (см) |
0,030 |
0,014 |
0,006 |
R = 0.95 см.
Формула для расчета:
Мкач = r*tg б*(1-v(1-ц0 2))/2*n * ц0.
Погрешность величины коэффициента трения ?М определяется, в основном, случайной ошибкой ?n в подсчёте числа колебаний n. В соответствии с расчётной формулой:
?М/М = ?n/n
?n1 = 0.4 ?n1^2 = 0.16
?n2 = 0.4 ?n2^2 = 0.16
?n3 = 0.6 ?n3^2 = 0.36
??n^2 = 0.68
S(n) = v(0.68/2) = 0.583
S(n) = 0.583/v3 = 0.336
?n = 0.336*2.92 = 0.982
?M1 = (0.982*0.030)/3 = 0.00982
?M2 = 0.00982
?M3 = 0
Таблица - Окончательный результат коэффициента трения качения
|
Мкач (см) |
0.030 + 0.00982 |
0.014 + 0.00982 |
0.006 |
3. Определение статического коэффициента трения
1. Отключить электромагнит. Установить пластину, для которой определяем коэффициент трения.
2. Подвесить на валу крепления плоский маятник, укрепив нить в насечке вала, ближней к плоскости.
3. Плоскость наклонить на угол б = 300
4. Отвести маятник влево на угол ц0. Убедиться, что маятник находится в покое. Постепенно отводить маятник влево пока не найдём предельный угол цлев, начиная с которого маятника будет возвращаться в нулевое положение. Также определить предельный угол отклонения вправо цпр.
Результаты занести в таблицу №2.
Таблица №2
|
материал |
б |
tgб |
Цлев |
цпр |
цср |
sinц |
µст |
|
|
СТАЛЬ |
15 |
0.267 |
30 |
28 |
29 |
0,484 |
0,129 |
|
|
15 |
0.267 |
33 |
34 |
33,5 |
0,551 |
0,147 |
||
|
15 |
0.267 |
34 |
37 |
35,5 |
0,580 |
0,154 |
||
|
Среднее значение µст |
0,143 |
|||||||
|
ТЕФЛОН |
15 |
0.267 |
13 |
15 |
14 |
0,241 |
0,064 |
|
|
15 |
0.267 |
13 |
13 |
13 |
0,224 |
0,059 |
||
|
15 |
0.267 |
13 |
15 |
14 |
0,241 |
0,064 |
||
|
Среднее значение µст |
0,062 |
Формула для расчёта:
µст = tgб* sinц
Погрешность в основном определяется величиной ?ц
СТАЛЬ
ц1 = 29, ц2 = 33.5, ц3 = 35.5
цср = 32,6
?ц1 = 3,6 - грубый промах
?ц2 = 0,9, ?ц = 2.9
цср = 34.5
?ц1 = 1, ?ц2 = 1, ? ц = 2
S(ц) = v(2/1) = 1.4
S(ц) = 1.4/v2 = 1
?ц = 1*2.92 = 2.92
Sin 2.92 = 0.0509
ТЕФЛОН
ц1 = 14, ц2 = 13, ц3 = 14
цср = 13,6
?ц1 = 0,4, ?ц2 = 0,6, ?ц = 0,4 ? ц^2 = 0.68
S(ц) = v(0.68/2) = 0.583
S(ц) = 0.583/v3 = 0.336
?ц = 0.336*2.92 = 0.982
Sin 0.982 = 0.017
Таблица - Окончательный результат статистического коэффициента трения:
|
СТАЛЬ |
Среднее значение µст |
0,143 + 0,0509 |
|
|
ТЕФЛОН |
Среднее значение µст |
0,062 + 0,0171 |
4. Исследование собственных затухающих колебаний
маятник трение амплитуда поверхность
1. Установить алюминиевую пластину с полированной поверхностью.
2. Подвесить шарик на вал крепления
3. Установить плоскость под указанным углом к горизонту б= 30
4. Включить электромагнит в электросеть, включить тумблер, отвести шарик до касания с электромагнитом, измерить по отсчетной шкале и0
5. Отключить тумблер и отмечать последовательные угловые амплитуды колебаний маятника (и1, и2, и3…) т.е. углы максимального отклонения маятника в одну сторону.
Результаты занести в таблицы 3 и 4.
Таблица №3
|
материал |
и0 |
и1 |
и2 |
и3 |
и4 |
и5 |
и6 |
и7 |
и8 |
|
|
СТАЛЬ |
20 |
19 |
18 |
17 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
|
|
20 |
18 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
||
|
20 |
17 |
17 |
16 |
15 |
14 |
14 |
13 |
13 |
||
|
ср |
20 |
18 |
17 |
16 |
15 |
14 |
13,3 |
12,3 |
11,6 |
Таблица №4
|
материал |
и0 |
и7 |
t=10T,c |
T,c |
в,c-1 |
д |
|
|
СТАЛЬ |
30 |
13 |
13 |
1,3 |
0.09 |
0.119 |
|
|
30 |
11 |
13 |
1,3 |
0.11 |
0.143 |
||
|
30 |
13 |
13 |
1,3 |
0.09 |
0.119 |
6. Определить период колебаний Т. Для этого, с помощью секундомера измерить время 10ти полных колебаний маятника, т.е. 10Т. Записать результаты в таблицу №4.
7. Построить кривую затухания амплитуды колебаний по результатам таблицы №3.
8. Вычислить д и в по формулам:
9.
д=ln(и0*e- вt/ и*e- в(t+T))= вT
- экспоненциальный закон.
д=(1/N)*ln(иn/ иn+N),
где иn - угловая амплитуда n-го колебания;
иn+N - угловая амплитуда (N+n) -го колебания;
N - число колебаний, прошедших между измерениями амплитуд;
д - логарифмический декремент затухания.
Преобразованные формулы:
д=вT, в= д/T
д1 = 1/7*ln(и0 / и7) = 1/7*ln(30/13) = 0.119
д2 = 1/7*ln(и0 / и7) = 1/7*ln(30/11) = 0.143
д3 = 1/7*ln(и0 / и7) = 1/7*ln(30/13) = 0.119
в1 = д1/T1 = 0.119/1.3 = 0.09
в2 = д2/T1 = 0.143/1.3 = 0.11
в3 = д1/T3 = 0.119/1.3 = 0.09
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение коэффициентов трения качения и скольжения с помощью наклонного маятника. Изучение вращательного движения твердого тела. Сравнение измеренных и вычисленных моментов инерции. Определение момента инерции и проверка теоремы Гюйгенса–Штейнера.
лабораторная работа [456,5 K], добавлен 17.12.2010Оборудование и измерительные приборы, определение периода колебаний физического маятника при помощи метода прямых и косвенных измерений с учетом погрешности. Алгоритм оценки его коэффициента затухания. Особенности вычисления момента инерции для маятника.
лабораторная работа [47,5 K], добавлен 06.04.2014Використання фізичного маятника з нерухомою віссю обертання античними будівельниками. Принцип дії фізичного маятника. Пошук обертаючого моменту. Період коливань фізичного маятника та їх гармонійність. Диференціальне рівняння руху фізичного маятника.
реферат [81,9 K], добавлен 29.04.2010Законы динамики вращательного движения и определение скорости полета пули. Расчет угла поворота и периода колебаний крутильно-баллистического маятника. Определение момента инерции маятника, прямопропорционального расстоянию от центра масс до оси качания.
контрольная работа [139,2 K], добавлен 24.10.2013Анализ уравнения движения математического маятника. Постановка прямого вычислительного эксперимента. Применение теории размерностей для поиска аналитического вида функции. Разработка программы с целью нахождения периода колебаний математического маятника.
реферат [125,4 K], добавлен 24.08.2015Законы изменения и сохранения момента импульса и полной механической энергии системы. Измерение скорости пули с помощью баллистического маятника. Период колебаний физического маятника. Расчет погрешности прямых и косвенных измерений и вычислений.
лабораторная работа [39,7 K], добавлен 25.03.2013Характеристика приближенных методов определения коэффициента трения скольжения, особенности его расчета для различных материалов. Значение и расчет силы трения по закону Кулона. Устройство и принцип действия установки для определения коэффициента трения.
лабораторная работа [18,0 K], добавлен 12.01.2010Изучение законов колебательного движения на примере физического маятника. Определение механических, электромагнитных и электромеханических колебательных процессов. Уравнение классического гармонического осциллятора и длины математического маятника.
контрольная работа [44,6 K], добавлен 25.12.2010Исследование динамики затухающего колебательного движения на примере крутильного маятника, определение основных характеристик диссипативной системы. Крутильный маятник как диссипативная система. Расчет периода колебаний маятника без кольца и с кольцом.
лабораторная работа [273,7 K], добавлен 13.10.2011Закон сохранения энергии. Равноускоренное движение и свободное падение муфты, дальность ее полета. Измерение коэффициента трения скольжения за счет потенциальной энергии. Неточности измерительных приборов и погрешности, возникающие из-за этого.
лабораторная работа [75,2 K], добавлен 25.10.2012История развития учения о трении. Классические законы трения, открытые французскими учеными Амонтоном и Кулоном в XVII-XVIII в. Трение скольжения, покоя и качения, а также способы его уменьшения. Вредное и полезное трение. Формула Эйлера. Конус трения.
реферат [2,8 M], добавлен 05.05.2013Методика косвенного измерения скорости полета пули с помощью баллистического маятника. Закон сохранения полной механической энергии. Определение скорости крутильных колебаний. Формула для расчета погрешности измерений. Учет измерения момента инерции.
лабораторная работа [53,2 K], добавлен 04.03.2013Представления о гравитационном взаимодействии. Сущность эксперимента Кавендиша. Кинематика материальной точки. Определение ускорения силы тяжести с помощью математического маятника. Оценка абсолютной погрешности косвенных измерений периода его колебаний.
лабораторная работа [29,7 K], добавлен 19.04.2011Кинематика и динамика колебаний физического маятника. Изучение механических, электромагнитных, химических и термодинамических колебаний. Нахождение суммы потенциальной и кинетической энергий. Фрикционный маятник Фроуда. Использование его в часах.
курсовая работа [177,8 K], добавлен 19.04.2015Сила трения как сила, возникающая при соприкосновении тел, направленная вдоль границы соприкосновения и препятствующая относительному движению тел. Причины возникновения трения. Сила трения покоя, скольжения и качения. Применение смазки и подшипников.
презентация [2,9 M], добавлен 12.11.2013Определение скорости пули методом физического маятника. Объём и плотности тела, вычисление погрешностей. Определение момента инерции и проверка теоремы Штейнера методом крутильных колебаний. Модуль сдвига при помощи крутильных колебаний.
лабораторная работа [125,8 K], добавлен 27.02.2011Математичний маятник та матеріальна точка. Перевірка справедливості формули періоду коливань математичного маятника для різних довжин маятника і різних кутів відхилення від положення рівноваги. Механічні гармонічні коливання та умови їх виникнення.
лабораторная работа [89,0 K], добавлен 20.09.2008Сущность закона определения максимальной силы трения покоя. Зависимость модуля силы трения скольжения от модуля относительной скорости тел. Уменьшение силы трения скольжения тела с помощью смазки. Явление уменьшения силы трения при появлении скольжения.
презентация [265,9 K], добавлен 19.12.2013Исследование момента инерции системы физических тел с помощью маятника Обербека. Скорость падения физического тела. Направление вектора вращения крестовины маятника Обербека. Момент инерции крестовины с грузами. Значения абсолютных погрешностей.
доклад [23,1 K], добавлен 20.09.2011Трение как процесс взаимодействия твердых тел при относительном движении либо при движении твердого тела в газообразной или жидкой среде. Виды трения, расчет трения покоя, скольжения и качения. Расчет коэффициентов трения для различных пар поверхностей.
практическая работа [92,5 K], добавлен 10.05.2010
