Ход выполнения работы Определение силы трения и коэффициента трения скольжения
Снимите с диска рейку, установите на выходе источника питания напряжение порядка 70 В и включите электродвигатель.
Дождитесь, когда скорость вращения диска станет постоянной. Контроль постоянства скорости вращения осуществляется путём измерения времени t 100 оборотов диска (при помощи счётчика-секундомера в режиме №5).
Рассчитайте угловую скорость равномерно вращающегося диска. Величину этой скорости определяют из следующих соображений. Угловая скорость представляет собой угол, на который поворачивается радиус диска в единицу времени. Если будет измерено время t некоторого числа n полных оборотов диска, а одному такому обороту соответствует угол
радиан, то угловая скорость равномерного
вращения диска может быть определена
по очевидной формуле:
.
Для измерения времени t на табло счётчика-секундомера устанавливают некоторое число оборотов (например, 100) и нажимают кнопку «Пуск». При этом секундомер начинает отсчитывать время, а счётчик – число оборотов диска (при каждом попадании через отверстие в диске света на поверхность фотодатчика содержимое счётчика увеличивается на единицу). Когда будет отсчитано заданное число оборотов, секундомер остановится.
Запишите в бланк отчёта вычисленное значение , а так же напряжение питания двигателя и силу тока в его обмотке.
Переключите секундомер в режим №1.
Выключите двигатель и измерьте время полной остановки диска.
Вновь включите двигатель и повторите пункт 2.
Повесьте на крючок рейки чашу со всеми прилагаемыми к работе грузами (250 г) и, аккуратно опустив рейку на диск, тут же выключите питание двигателя и запустите секундомер – измерьте время полной остановки диска с нагрузкой.
Результаты измерений занесите в таблицу 1 отчёта.
10. Последующие измерения времени осуществляют, последовательно снимая с пластинки грузы (с шагом 50 г). При каждом измерении времени необходимо следить за неизменностью питающего двигатель напряжения, так как изменение на диск нагрузки ведёт к изменению затрачиваемой двигателем работы на преодоление сил трения диска о пластинку и, следовательно, к изменению напряжения на его обмотке. Но только при фиксированной величине этого напряжения торможение диска после выключения двигателя будет начинаться с одной и той же начальной угловой скоростью . Все измерения времени следует производить не менее 3 раз, беря за окончательный результат среднее арифметической измеренной величины.
11.
Результаты измерений представляют
графически в координатах
.
Тангенс угла наклона этой зависимости,
согласно (1), даст коэффициент трения
скольжения.
Образец отчёта Определение силы трения и коэффициента трения скольжения
Радиус диска ............................................................................ R = ....... мм,
Момент инерции диска .......................................................... J =
Напряжение питания двигателя ............................................ U = ...... B,
Сила тока в обмотках двигателя ........................................... I = ...... A,
Время полной остановки диска без нагрузки ...................... = ...... с.
Начальная угловая скорость .................................................. = ....... рад/с,
№ |
m, г |
Время полной остановки диска с нагрузкой t, с |
F, Н |
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент трения скольжения: k = ............