это пустышка №1 изучение силы пустышек. Лабораторная работа № 118. Лабораторная работа 118 Определение коэффициента трения путём наклонного маятника Цель работы
 Скачать 85 Kb.
|
|
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения (ЛИИЖТ) кафедра Физики Лаборатория Молекулярной физики Отчёт по лабораторной работе №118 Определение коэффициента трения путём наклонного маятника
Санкт-Петербург 2007 Лабораторная работа №118 Определение коэффициента трения путём наклонного маятника Цель работы: Ознакомление с методом наклонного маятника, определение коэффициента трения покоя и качения по поверхности с различными значениями свободной энергии и фактора шероховатости. 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. Определение коэффициента трения качения Подвесить шарик на валу. Наклонить плоскость к горизонту на угол α = 600. Включить электромагнит в сеть, включить тумблер, отвести маятник до касания с электромагнитом. Отметить по шкале начальное угловое отклонение φ0.Обычно φ φ0=200, если шарик притянут к электромагниту. Отключить тумблер и подсчитать число полных колебаний маятника n, произвести 3-5 раз. Результаты занести в таблицу №1. Таблица №1
R = 0.95 см. Формула для расчета: Мкач = r*tg α*(1-√(1-φ0 2))/2*n * φ0. 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) = √(0.68/2) = 0.583 S(n) = 0.583/√3 = 0.336 ∆n = 0.336*2.92 = 0.982 ∆M1 = (0.982*0.030)/3 = 0.00982 ∆M2 = 0.00982 ∆M3 = 0 Окончательный результат коэффициента трения качения:
Определение статического коэффициента трения Отключить электромагнит. Установить пластину, для которой определяем коэффициент трения. Подвесить на валу крепления плоский маятник, укрепив нить в насечке вала, ближней к плоскости. Плоскость наклонить на угол α = 300 Отвести маятник влево на угол φ0. Убедиться, что маятник находится в покое. Постепенно отводить маятник влево пока не найдём предельный угол φлев , начиная с которого маятника будет возвращаться в нулевое положение. Также определить предельный угол отклонения вправо φпр. Результаты занести в таблицу №2. Таблица №2.
Формула для расчёта: µст = tgα* sinφ Погрешность в основном определяется величиной ∆φ СТАЛЬ φ1 = 29, φ2 = 33.5, φ3 = 35.5 φср = 32,6 ∆φ1 = 3,6 – грубый промах ∆φ2 = 0,9, ∆φ = 2.9 φср = 34.5 ∆φ1 = 1, ∆φ2 = 1, ∑ φ = 2 S(φ) = √(2/1) = 1.4 S(φ) = 1.4/√2 = 1 ∆φ = 1*2.92 = 2.92 Sin 2.92 = 0.0509 ТЕФЛОН φ1 = 14, φ2 = 13, φ3 = 14 φср = 13,6 ∆φ1 = 0,4, ∆φ2 = 0,6, ∆φ = 0,4 ∑ φ^2 = 0.68 S(φ) = √(0.68/2) = 0.583 S(φ) = 0.583/√3 = 0.336 ∆φ = 0.336*2.92 = 0.982 Sin 0.982 = 0.017 Окончательный результат статистического коэффициента трения:
Исследование собственных затухающих колебаний Установить алюминиевую пластину с полированной поверхностью. Подвесить шарик на вал крепления Установить плоскость под указанным углом к горизонту α= 30 Включить электромагнит в электросеть, включить тумблер, отвести шарик до касания с электромагнитом, измерить по отсчетной шкале θ0 Отключить тумблер и отмечать последовательные угловые амплитуды колебаний маятника (θ1, θ2, θ3…) т.е. углы максимального отклонения маятника в одну сторону. Результаты занести в таблицы 3 и 4. Таблица №3.
Таблица №4.
Определить период колебаний Т. Для этого, с помощью секундомера измерить время 10ти полных колебаний маятника, т.е. 10Т. Записать результаты в таблицу №4. Построить кривую затухания амплитуды колебаний по результатам таблицы №3. Вычислить δ и β по формулам: δ=ln(θ0*e- βt/ θ*e- β(t+T))= βT – экспоненциальный закон. δ=(1/N)*ln(θn/ θn+N), где θn - угловая амплитуда n-го колебания; θn+N - угловая амплитуда (N+n) -го колебания; N – число колебаний, прошедших между измерениями амплитуд; δ – логарифмический декремент затухания. Преобразованные формулы: δ=βT, β= δ/T δ1 = 1/7*ln(θ0 / θ7) = 1/7*ln(30/13) = 0.119 δ2 = 1/7*ln(θ0 / θ7) = 1/7*ln(30/11) = 0.143 δ3 = 1/7*ln(θ0 / θ7) = 1/7*ln(30/13) = 0.119 β1 = δ1/T1 = 0.119/1.3 = 0.09 β2 = δ2/T1 = 0.143/1.3 = 0.11 β3 = δ1/T3 = 0.119/1.3 = 0.09 Вывод: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||