Порядок выполнения работы. Задание I.Измерение коэффициента трения в зависимости от материала трущихся поверхностей и от величины нормального давления

Задание I. Измерение коэффициента трения в зависимости от материала трущихся поверхностей и от величины нормального давления

1. Подключите датчик угла поворота стола к разъему № 2 на задней стенке модуля ИСМ–1. Переключатель 10 переведите в положение К2. Переключатель 4 – в положение «1», переключатель 5 – в положение «цикл», переключатель 8 - в положение «+» или «–», переключатель 9 – в среднее положение. Включите питание модуля.

2. Соберите установку в соответствии с рис. 3. Медленно вращая стол установки ЛКМ-3, определите максимальное значение силы трения F _тp.пок и силу трения при проскальзывании одного кольца относительно другого F _тp. Результаты измерений занесите в табл. 1.

3. Рассчитайте коэффициенты трения покоя μ_о и трения скольжения μ формуле

(1)

где - радиус шкива трибомера ( = 34 мм), – средний радиус фрикционного кольца (r = 30 мм), F - соответствующая сила трения, т - масса груза 11 (см. рис. 3).

4. Замените груз 11 на верхнем диске трибометра и повторите измерения.

5. Повторите измерения для других фрикционных пар.

6. Постройте график зависимости коэффициента трения μ от силы нормального давления N.

Таблица 1

№ п/п	Материал фрикционной пары	m, кг	N=mg, H	F тp.пок,H	F тp,H	μо	Μ
	сталь- резина
	…

Задание II. Измерение коэффициента трения в зависимости от скорости движения трущихся поверхностей

1. Закрепите и намотайте длинную нить бежевого цвета на шкиве вращающегося стола 10 так, чтобы, потянув за нить стол мог вращаться по часовой стрелке

2. Подготовьте установку к измерениям. Для этого установите необходимую фрикционную пару колец на трибометре, установите соответствующий груз 11 массой т, приведите обе нити в натянутое положение. Нажмите кнопку «готов» на модуле ИСМ–1.

3. Потянув за длинную нить, приведите стол установки во вращательное движение. Считайте время одного оборота стола с измерителя времени модуля ИСМ–1 и силу трения с динамометра. Результаты измерений занесите в табл. 2.

4. Рассчитайте скорость движения трущихся поверхностей колец v по формуле

(2)

где - средний радиус кольца, t - время одного оборота стола.

Таблица 2

№ п/п	Материал фрикционной пары	m, кг	F, H	t, c	v, м/с	Μ

5. Рассчитайте коэффициент трения μ по формуле (1).

6. Произведите измерения коэффициента трения при другой скорости движения стола.

7. Постройте график зависимости коэффициента трения от скорости движения трущихся поверхностей v.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение поступательного и вращательного движения. Как связаны между собой кинематические характеристики поступательного и вращательного движения?

2. Как вводятся в динамику понятия массы, силы и импульса? Сформулируйте законы динамики поступательного движения.

3. Физическая сущность силы трения и коэффициента трения. Закон Амонтона. Постановка и решение задачи о движении тела по наклонной плоскости.

4. В чем состоят особенности сухого и вязкого трения? Графики зависимости силы трения от скорости движения. Каков характер движения тела под действием силы трения?

5. «Положительные» и «отрицательные» стороны трения. Способы увеличения и уменьшения силы трения. Существует ли трение в невесомости?

Задания для отчета по лабораторной работе

1. Для передвижения ящика массой 40 кг по бетонному полу необходима сила 270 Н. Чему равен коэффициент трения покоя между коробкой и полом?

2. Предположим, что вы стоите в вагоне поезда, движущегося с ускорением 0,42 g. Каким должен быть минимальный коэффициент трения между вашими подошвами и полом, чтобы вы не скользили?

3. С каким максимальным ускорением может двигаться автомобиль, если коэффициент трения покоя между шинами и покрытием дороги равен 0,35?

4. Груз массой 4 кг положен на доску массой 12 кг, движущуюся по горизонтальному столу с ускорением a = 5,2 м/с² Найти минимальный коэффициент трения µ, при котором груз не будет двигаться по доске.

5. По данным предыдущей задачи: если μ составляет лишь половину этого максимального значения, то чему будут равны ускорения груза относительно стола и относительно доски?

6. Ящик массой 8 кг на наклонной плоскости с углом наклона 30^° движется с ускорением 0,3 м/с². Найти силу трения, препятствующую этому движению. Чему равен коэффициент трения?

7. Ящик толкнули таким образом, что он начал скользить по полу. Как далеко продвинется ящик, если коэффициент трения скольжения равен 0,3, а при толчке ему была сообщена скорость 3 м/с?

8. Автомобиль массой 1000 кг тянет прицеп массой 450 кг. Чтобы ускориться, автомобиль действует на землю силой в горизонтальном направлении, величина которой равна 3,5·10³ Н. Коэффициент трения равен 0,45. С какой силой автомобиль действует на прицеп?

9. Камень, пущенный по поверхности льда со скоростью

v = 3 м/с, прошел до остановки расстояние s = 20,4 м. Найти коэффициент трения камня о лед.

10. Мотоциклист, движущийся с постоянной скоростью

12 м/с, въезжает на участок дороги, покрытый песком, где коэффициент трения скольжения равен 0,8. Проскочит ли он песчаный участок без переключения скоростей, если протяженность участка равна 15 м? Если да, то какова будет его скорость в конце этого участка?

11. Два контейнера, масса одного из которых равна 95 кг, а другого – 125 кг, стоят, соприкасаясь друг с другом. К контейнеру массой 95 кг прикладывают силу величиной 650 Н. Если коэффициент трения скольжения равен 0,25, то чему равно ускорение системы тел? Чему равна сила действия одного контейнера на другой?

12. Два тела массами m ₁ = 0,25 кг и m ₂ = 0,15 кг связаны тонкой нитью, переброшенной через блок (рис. 4). Блок укреплен на краю горизонтального стола, по поверхности которого скользит тело массой m ₁. С каким ускорением a движутся тела и каковы силы натяжения нити по обе стороны блока? Коэффициент трения µ тела о поверхность стола равен 0,2. Масса блока равна 0,1 кг и ее можно считать равномерно распределенной по ободу. Массой нити и трением в подшипниках оси блока пренебречь.

13. Наклонная плоскость (рис.5) составляет угол α с горизонтом. Отношение масс m₂ / m ₁ = 2/3. Коэффициент трения между телом m ₁ и плоскостью μ = 0,1. Массы блока и нити пренебрежимо малы. Найти модуль и направление ускорения тела m ₂, если система пришла в движение из состояния покоя.

14. В установке (рис.5) известны угол α и коэффициент трения µ между телом m ₁ и наклонной плоскостью. Массы блока и нити пренебрежимо малы, трения в блоке нет. Вначале оба тела неподвижны. Найти отношение масс m ₂/ m ₁, при котором тело m ₂ начнет а) опускаться, б) подниматься.

15. Автомобиль идет по закруглению шоссе, радиус R кривизны которого равен 200 м. Коэффициент трения колес о покрытие дороги равен 0,1 (гололед). При какой скорости v автомобиля начнется его занос?

16. Какую наибольшую скорость v _maxможет развить велосипедист, проезжая закругление радиусом R = 50 м, если коэффициент трения между шинами и асфальтом равен 0,3? Каков угол отклонения велосипеда от вертикали, когда велосипедист движется по закруглению?

17. Мотоцикл едет по поверхности вертикального цилиндра радиусом R = 11,2 м. Центр тяжести мотоцикла с человеком расположен на расстоянии l = 0,8 от поверхности цилиндра. Коэффициент трения покрышек о поверхность цилиндра равен 0,6.

С какой минимальной скоростью должен ехать мотоциклист? Каков при этом будет угол φ наклона его к плоскости горизонта?

18. На горизонтальной плоскости находятся два тела: брусок и электромотор с батарейкой на подставке. На ось электромотора намотана нить, свободный конец которой соединен с бруском. Расстояние между телами равно l, коэффициент трения между телами и плоскостью µ. После включения мотора брусок, масса которого вдвое больше массы электромотора, начал двигаться с постоянным ускорением a. Через сколько времени оба тела столкнутся?

19. К бруску массой m, лежащему на гладкой горизонтальной плоскости, приложили постоянную по модулю силу F = mg /3. В процессе его прямолинейного движения угол α между направлением этой силы и горизонтом меняют по закону α = ks, где k – постоянная величина, s – пройденный бруском путь (из начального положения). Найти скорость бруска как функцию угла α.

Дата добавления: 2014-01-04