Скольжение тела по наклонной поверхности

Лабораторная работа №6

СКОЛЬЖЕНИЕ ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Цель работы: определение коэффициентов трения покоя и скольжения.

Оборудование: установка, секундомер, угломер, пластиковое и железное тела.

Метрологические характеристики приборов

ТЕОРИЯ

Сила трения — сила, которая препятствует скольжению соприкасающихся тел относительно друг друга. Различают внешнее (сухое) трение, которое происходит в плоскости касания тел при их относительном перемещении и внутреннее (жидкое или вязкое) трение, которое возникает между различными слоями жидкости или газа, скорости которых меняются от слоя к слою. При сухом трении, если тела неподвижны относительно друг друга, то говорят о трении покоя, если же происходит относительное перемещение тел, то в зависимости характера движения говорят о трении скольжения, качения или верчения в случае, когда скользящие тела разделены прослойкой жидкости (смазки), трение происходит в слое смазки. При этом говорят о гидродинамическом трении.[pic 1]

Рассмотрим тело, находящееся на наклонной плоскости (рис. 1):

рис. 1

Движение тела начнется, только тогда, когда тангенциальная составляющая F=mg×sinα силы тяжести P=mg окажется больше силы трения Fтр=fN    (N = mg×Cosα – реакция опоры). В предельном случае (начало скольжения):

F = Fтр, или Рsinα0 = fпРcosα, откуда

fп = tgαп – коэффициент трения покоя        (1)

Для определения коэффициента трения скольжения воспользуемся

вторым законом Ньютона применительно к рассматриваемой задаче:

ma = mgSinα - fmgCosα

Из полученного выражения выразим коэффициент трения скольжения fск:

        (2)[pic 2]

Описание установки

Наклонная направляющая имеет восемь пар «излучатель-приемник». тело, пересекая поток света первой пары, запускает семь датчиков времени, расположенных в индикаторе. Пересекая поток света второй пары, тело останавливает первый счетчик, фиксируя время t1 прохода участка длиной 70 мм, третей пары – второй счетчик, фиксирующий время t2 прохода двух участков общей длиной 140 мм т.д. до последней восьмой пары, которая останавливает седьмой счетчик, фиксируя время t7 прохода телом пути 490 мм. Расстояния между парами одинаковы и равны 70 мм.

Трение покоя

Расчет погрешности

Для пластикового тела:

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

                                fп = 0,43±0,11

Для железного тела:

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

                                fп = 0,30±0,024

Заметим, что поверхности реальных деталей никогда не бывают обработаны идеально, никогда не являются безукоризненно плоскими.

Из-за того, что во время эксперимента шайбы много раз использовались, их поверхность постоянно изменялась. Из-за этого менялся угол скольжения.