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 изготовленными из стали, латуни и алюминия.
П
Рис.5.3
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.
2. Нарисовать таблицу 5.1 для проведения испытания заданного образца.
3. Измерить радиус шарика и занести его в таблицу.
4. Установить испытуемый образец на панель 4.
5. Выставить угол наклона образца β= 30.
6. Отклонить маятник от положения равновесия на угол 0 = 6. Без толчка отпустить маятник. При достижении амплитуды колебания маятника 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 = =45 и = 60.
9. Обработать полученные результаты и вычислить коэффициент трения качения по формуле (5.10).
10. Рассчитать погрешность измерения. Сравнить полученный результат с табличным значением и сделать вывод.
11. Нарисовать таблицу 1 и провести испытания для другого образца, повторив пункты 1–10.
Таблица 5.1
|
Материал образца – | ||||||||||||
|
R = м, 0 = рад, n = рад | ||||||||||||
|
=45o | ||||||||||||
|
n n |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nср |
| |
|
=30 | ||||||||||||
|
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nср |
| |
|
=60 | ||||||||||||
|
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nср |
| |
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.
4. Установить угол наклона панели равным 89 градусов.
5. Отклонить маятник на угол α0 = 6 градусов и отпустить.
6. Определить число полных колебаний маятника при достижении им угла равного αn = 2 градусам.
7. Определить коэффициент трения скольжения по формуле (5.11).
8. Установить угол наклона панели равным 88 градусов.
9. Повторить пункты 4–7.
10. Рассчитать погрешность полученного результата и сравнить его с табличным значением.
11.Провести испытания для другого образца, повторив пункты 1–10.
Таблица 5.2
|
Материал образца – | ||||||||||||
|
0 = рад, n = рад | ||||||||||||
|
=1o | ||||||||||||
|
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nср |
| |
|
=2 | ||||||||||||
|
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nср |
| |