Учебная работа. Коэффициент трения и методы его расчета

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Коэффициент трения и методы его расчета

Научно-практическая
конференция

ТЕМА:

Коэффициент трения и методы его расчета

Пенза 2010 г.



Содержание

I глава. Теоретическая
часть

1. Виды трения, коэффициент трения

II глава. Практическая часть

1.  
Расчет трения покоя,
скольжения, и качения

2.  
Расчет коэффициента
трения покоя

список литературы



I глава.
Теоретическая часть

1. Виды трения, коэффициент
трения

С трением мы
сталкиваемся на каждом шагу. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагу
ступить не можем. Но несмотря на ту большую роль, которую играет трение в нашей
жизни, до сих пор не создана достаточно полная картина возникновения трения.
Это связано даже не с тем, что трение имеет сложную природу, а скорее с тем,
что опыты с трением очень чувствительны к обработке поверхности и поэтому
трудно воспроизводимы.

Существует внешнее и внутреннее трение (иначе
называемое вязкостью). Внешним называют такой вид трения, при
котором в местах соприкосновения твердых тел возникают силы, затрудняющие
взаимное перемещение тел и направленные по касательной к их поверхностям.

Внутренним трением
(вязкостью) называется вид трения, состоящий в том, что при взаимном
перемещении. слоев жидкости или газа между ними возникают касательные силы,
препятствующие такому перемещению.

внешнее трение подразделяют на трение покоя (статическое
трение
) и кинематическое трение. Трение покоя возникает между
неподвижными твердыми телами, когда какое-либо из них пытаются сдвинуть с
места. Кинематическое трение существует между взаимно соприкасающимися
движущимися твердыми телами. Кинематическое трение, в свою очередь,
подразделяется на трение скольжения и трение качения.

В жизни человека силы трения играют важную роль. В одних случаях
он их использует, а в других борется с ними. Силы трения имеют электромагнитную
природу.

Если тело скользит по какой-либо поверхности, его движению
препятствует сила трения скольжения.

, где N — сила реакции опоры, a μ — коэффициент
трения скольжения. Коэффициент μ зависит от материала и качества
обработки соприкасающихся поверхностей и не зависит от веса тела. Коэффициент
трения определяется опытным путем.

Сила трения скольжения всегда направлена противоположно движению
тела. При изменении направления скорости изменяется и направление силы трения.

Сила трения начинает действовать на тело, когда его пытаются
сдвинуть с места. Если внешняя сила F меньше произведения μN,
то тело не будет сдвигаться — началу движения, как принято говорить, мешает
сила трения покоя. тело начнет движение только тогда, когда внешняя сила
F превысит максимальное значение, которое может иметь сила трения покоя  

Трение покоя – сила трения,
препятствующая возникновению движению одного тела по поверхности другого.



II глава. Практическая часть

1. Расчет трения покоя, скольжения и
качения

Основываясь
на вышесказанное, я, опытном путем, находил силу трения покоя, скольжения и
качения. Для этого я использовал несколько пар тел, в результате взаимодействия
которых будет возникать сила трения, и прибор для измерения силы – динамометр.

Вот следующие
пары тел:

1.
деревянный
брусок в виде прямоугольного параллепипеда определенной массы и лакированный
деревянный стол.

2.
деревянный
брусок в виде прямоугольного параллепипеда с меньшей чем первый массой и
лакированный деревянный стол.

3.
деревянный
брусок в виде цилиндра определенной массы и лакированный деревянный стол.

4.
деревянный
брусок в виде цилиндра с меньшей чем первый массой и лакированный деревянный
стол.

После того
как были проведены опыты – можно было сделать следующий вывод –

Сила трения
покоя, скольжения и качения определяется опытном путем.

Трение покоя:

Для 1) Fп=0.6
Н, 2) Fп=0.4 Н, 3) Fп=0.2 Н, 4) Fп=0.15 Н

Трение
скольжение:

Для 1)
Fс=0.52 Н, 2) Fс=0.33 Н, 3) Fс=0.15 Н, 4) Fс=0.11 Н


Трение
качение:

Для 3) Fк=0.14
Н, 4) Fк=0.08 Н

Тем самым я
определил опытным путем все три вида внешнего трения и получил что

2. Расчет
коэффициента трения покоя

Но в большей степени интересна не сила трения, а коэффициент
трения. Как его вычислить и определить? И я нашел только два способа
определения силы трения.

первый
способ: очень простой. Зная формулу и определив опытным путем  и N, можно определить
коэффициент трения покоя, скольжения и качения.

1) N»0,81 Н, 2) N»0,56 Н, 3) N»2,3 Н, 4) N»1,75

Коэффициент
трения покоя:


1) m= 0,74; 2) m= 0,71; 3) m= 0,087; 4) m= 0,084;

Коэффициент
трения скольжения:

1) m= 0,64; 2) m= 0,59; 3) m= 0,063; 4) m= 0,063

Коэффициент
трения качения:

3) m= 0,06; 4) m= 0,055;

Сверяясь с табличными
данными я подтвердил верность своих значений.

Но также
очень интересен второй способ нахождения коэффициента трения.

Но этот
способ хорошо определяет коэффициент трения покоя, а для вычисления
коэффициента трения скольжения и качения возникают ряд затруднений.

Описание:
Тело находится с другим телом в покое. Затем конец второго тела на котором
лежит первое тело начинают поднимать до тех пор пока первое тело не сдвинется с
места.

m
= sina/cosa=tga=BC/AC


На основе
второго способа мной были вычислены некоторое число коэффициентов трения покоя.

1.
Дерево
по дереву:

АВ = 23,5 см;
ВС = 13,5 см.

2. Пенопласт
по дереву:

АВ = 18,5 см;
ВС = 21 см.

mП = BC/AC = 21/18,5 = 1,1

3. Стекло по
дереву:

АВ = 24,3 см;
ВС = 11 см.

mП = BC/AC = 11/24,3 = 0,45

4. Алюминий
по дереву:

АВ = 25,3 см;
ВС = 10,5 см.

mП = BC/AC = 10,5/25,3 =
0,41

5. Сталь по
дереву:

АВ = 24,6 см;
ВС = 11,3 см.

mП = BC/AC = 11,3/24,6 =
0,46

6. Орг.
Стекло по дереву:

АВ = 25,1 см;
ВС = 10,5 см.

mП = BC/AC = 10,5/25,1 =
0,42

7. Графит по
дереву:

АВ = 23 см;
ВС = 14,4 см.

mП = BC/AC = 14,4/23 = 0,63

8. Алюминий
по картону:

АВ = 36,6 см;
ВС = 17,5 см.

9. Железо по
пластмассе:

АВ = 27,1 см;
ВС = 11,5 см.

mП = BC/AC = 11,5/27,1 =
0,43

10. Орг.
Стекло по пластику:

АВ = 26,4 см;
ВС = 18,5 см.

mП = BC/AC = 18,5/26,4 =
0,7

На основе
своих расчетов и проведенных экспериментах я сделал вывод что mП> mC >mК, что неоспоримо
соответствовало теоретической базе взятой из литературы. Результаты моих
вычислений не вышли за рамки табличных данных, а даже дополнили их, в
результате чего я расширил табличные значения коэффициентов трений различных
материалов.




Литература

1. Крагельский И.В.,
Добычин М.Н., Комбалов В.С. основы расчетов на трение и износ. М.:
Машиностроение, 1977. 526 с.

2.
Фролов,
К. В. (ред.): Современная трибология: Итоги и перспективы. Изд-во ЛКИ, 2008 г.

3.
Елькин
В.И.“Необычные учебные материалы по физике”. “Физика в школе” библиотека
журнала, №16, 2000.

4.
Мудрость
тысячелетий. Энциклопедия. Москва, Олма – пресс, 2006.

Учебная работа. Коэффициент трения и методы его расчета