Экспериментальная часть

Объектом измерения является трущаяся пара: лакированная алюминиевая пластина и окрашенный стальной шарик. При колебаниях маятника шарик катится по пластине. Между этими телами возникает трение качения. Силу трения качения можно изменять, меняя угол наклона маятника (30°; 40°; 60°).

Установка представлена на рис. 20.4, 20.5. Наклонный маятник собран на массивном стальном основании 1, которое от лабораторного стола отделяют четыре регулируемые антивибрационные ножки 2 (см. рис. 20.4).

На основании жестко закреплена металлическая П-образная опора 3 (рис.20.5). Посредством бронзовой втулки 4 в опору 3 вмонтирована металлическая опорная шайба 5. На ней жестко закреплены алюминиевая лакированная пластина 6. с нанесенной измерительной шкалой 7. Деления шкалы показывают угол отклонения маятника (в угловых градусах). Кроме пластин 6 в опорную шайбу 5 вмонтирована металлическая штанга 8, к вершине которой посредством крепежного узла 9 подвешен металлический шарик 10 (см. рис.4). Длина нити подвеса выбирается таким образом, чтобы при колебаниях маятника шарик 10 катился посередине алюминиевой пластины 6. Именно пластина 6 и шарик 10 и являются теми взаимодействующими телами, между поверхностями которых требуется определить коэффициент трения качения .

Рис.20.4 Рис. 20.5

В нижней части опоры 3 (см. рис. 20.5) находится фиксирующий механизм, позволяющий изменять вертикальное положение маятника, т.е. устанавливать его под углом 30°, 40° или 60° относительно нормали (перпендикуляра) к основанию 7. Угловое положение маятника изменяется легким нажатием на верхнюю часть штанги 8. В момент фиксации нового положения опорной шайбы 5 в опоре 3 раздается негромкий щелчок.

Величину угла наклона маятника можно увидеть в окне 11, расположенном справа на опоре 3. После того, как наклонный маятник установлен под нужным углом, следует убедиться, что положение шарика 10 соответствует нулевой отметке шкалы. (Если это не так, следует пригласить преподавателя.) Затем аккуратно двумя пальцами шарик отклоняют от положения равновесия на угол и отпускают. Наклонный маятник начнет совершать затухающие колебания, по параметрам которых можно определить коэффициент трения качения ,

Как видно из формулы (20.16), для определения коэффициента трения качения необходимо провести прямые измерения следующих величин: ; ; .

Порядок выполнения работы

1. Измерить штангенциркулем несколько раз диаметр ( ) шарика. Результат занести в таблицу по форме 20.1.

Форма 20.1

№ опыта	, мм	, мм	, мм2
1
2
3 N

2. Установить угол наклона образца . Значение угла задается преподавателем в диапазоне от 30 до 60°.

3. Отклонить шарик из положения равновесия на угол и отпустить его. В этот момент начать отсчет числа колебаний, который в данной работе удобнее производить визуально.

4. После 10 периодов колебаний маятника быстро произвести отсчет угла по угловой шкале прибора.

Измерения для заданного угла повторить несколько раз. Результаты измерений занести в таблицу по форме 20.2.

град; град.

Форма 20.2

№ опыта	, град
1
2
3