Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Порядок работы




ПОДГОТОВКА УСТАНОВКИ К РАБОТЕ

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

К работе с установкой допускаются лица, ознакомленные с ее устройством, принципом действия, а также с разделами 4 и 5 описания.

Перед началом работы с установкой убедитесь, что она заземлена.

Во избежание поломки червячного редуктора не разрешается прилагать дополнительных усилий к верхнему кронштейну и вертикальному стержню.

После проведения работы с установкой необходимо отключить миллисекундомер от сети.

Установите в гнездо шкалы исследуемый образец.

Произведите регулировку положения основания при помощи регулировочных опор таким образом, чтобы нить подвеса маятника совпала с нулевым делением шкалы.

Установите с помощью маховичка угол наклона образца равным 900, при этом шарик должен касаться поверхности исследуемого образца, а сила нормального давления должна отсутствовать. Добейтесь этого с помощью регулировочных опор.

Установите угол наклона образца равным 600. Отрегулируйте длину маятника с помощью устройства на верхнем кронштейне таким образом, чтобы при колебании маятника шарик перемещался по рабочей поверхности образца, не касаясь шкалы.

Подключите к разъему «Вход» на миллисекундомере датчик фотоэлектрический. Включите в сеть шнур питания миллисекундомера.

Нажмите на кнопку «Сеть», расположенную на лицевой панели миллисекундомера, при этом должны загореться цифровые индикаторы.

Отклоните рукой маятник на угол 50 - 60, нажмите кнопку «Сброс» на лицевой панели миллисекундомера и без толчка отпустите маятник.

Убедитесь, что маятник совершает колебательные движения и миллисекундомер производит отсчет времени и количество полных колебаний маятника.

После совершения 15-20 колебаний маятника нажмите на кнопку «Стоп» миллисекундомера, при этом убедитесь, что счет времени и количества полных периодов колебаний прекращается в момент очередного периода колебаний.

1. Протрите рабочие поверхности исследуемых образцов неворсистой тканью, смоченной в спирте (бензине).

2. Установите угол наклона образца b=450.

3. Отклоните маятник от положения равновесия на угол a0 ~ 50, нажмите кнопку «Стоп» миллисекундомера при достижении амплитуды колебания маятника an~20, снимите с миллисекундомера количество n полных колебаний маятника.

4. Вычислите коэффициент трения k по формуле (3).

5. Аналогичные измерения и вычисления произведите для углов наклона образца b=600, b=700, b=800.

6. Найдите относительную погрешность измерения.

7. Повторите п.п. 1– 6 для всех пар образцов, входящих в установку.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется трением качения?

2. Что такое коэффициент трения качения?

3. Выведите формулу (2).

4. Почему автомобили, предназначенные для езды по бездорожью снабжены колесами большого диаметра?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Для вывода формулы (3) воспользуемся законом сохранения энергии:

(П1).

Выберем в качестве точки 1 ту, где маятник отклонен на максимальный угол . При этом его скорость равна нулю и Е1=U1, где U1-потенциальная энергия шарика в точке 1. Аналогично, точка 2 - это положение максимально отклоненного маятника, совершив­шего n колебаний. Точно также Е2=U2, где U2- потенциальная энергия в точке 2.

Итак, Е2-E1 = U2-U1.

Работа есть работа силы трения Fтр, которую можно записать так:

(П2),

где dS - путь, пройденный шариком за это время, а dj - соответствующий угол поворота шарика. Поскольку, согласно определению коэффициента трения качения, Fтр =kN/R, то два последних слагаемых взаимно уничтожаются. Т.к. сила реакции опоры N=mg cos b (см. рис. 1), то N= const, т.е. не зависит от положения шарика. Тогда и Fтр = const, но тогда работа непотенциальных сил за n колебаний:

= – Fтр×Sn,

где Sn - путь, пройденный шариком за n колебаний.

Фор­мула (П2) написана на том основании, что Fтр =kN/R, а сила реакции опоры N=mg cos ((см. рис. П1).Т.к. N= const, т.е. не зависит от положения шарика, то и Fтр = const. Отсюда сле­дует (П2).

Найдем теперь Sn. Если шарик совершил одно колебание, то он прошел путь равный

L(a0 + a’ + a’ + a1) (П3),

где a0-начальный угол отклонения, a1– конечный угол отклонения, a’ - максимальный угол отклонения после прохождения шариком положения равновесия (рис. П2). Т.к. сила трения качения мала, то изменение амплитуды за одно колебание мало:

a0 ~ a’ ~ a1.

Поэтому, путь, пройденный за одно колебание, можно записать как 2L(a0 + a1). Аналогично, путь, пройденный за второе колебание равен 2L(a1+ a2). Путь, пройденный за n-е колебание — 2L(an–1+ an). Сумма этих величин и есть Sn:

Sn =2L(a0 + a1) + 2L(a1 + a2)+...+2L(an-1 + an).

Найдем убыль потенциальной энергии шарика за одно колебание с произвольным номером m:

Um-1-U m =mg(h m-1 - h m),

здесь h m-1 и h m значения высоты, на которой находится шарик в точках 1 и 2 соответственно (см. рис. П3). Из рис. П3 видно, что h m-1­­–h m = Dl sin b, а

DL = L (cos am – cos am-1).

Итак,

Um-1 –U m =mgL(cos am – cos am-1) sin b (П4).

С другой стороны, эта величина равна работе сил трения за одно колебание:

A тр =F тр S m = k N(2L(am-1 + am)/R (П5).

Из (П4) и (П5) получаем:

Поскольку углы отклонения малы, то:

,

и мы приходим к следующему результату:

.

Таким образом, при каждом колебании угол отклонения уменьшается на одну и ту же малую величину:

Тогда углы a0, a1, a2,... образуют арифметическую прогрессию и

Sn = 2L n [(a0+ a1) + (an-1+ an)] / 2 ~ 2 L n (a0+an).

Итак,

Sn = 2 L n (a0+an). (П7).

Найдем теперь из (П4) убыль потенциальной энергии шарика за n колебаний:

U0–Un =mgL(cos an–cos a0) sin b.

Приравнивая ее работе сил трения за n колебаний:

Aтр = Fтр Sn = kN 2L n (a0+an)/ R (П8),

после сокращения на mgL, с учетом малости всех углов отклонения, получаем формулу (2) для коэффициента трения качения k:

Оценим теперь условия, при которых справедливы полученные результаты. Мы получили, что углы отклонения при последовательных колебаниях образуют арифметическую прогрессию с разностью

поэтому . Тем самым, имеет место неравенство:

Откуда получаем:

Это неравенство означает, что все наши выводы справедливы, если угол наклона b не слишком мал, причем это требование тем существенней, чем больше k. В условиях нашей лабораторной работы достаточно, чтобы этот угол был больше 45°.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 321; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.022 сек.