Науково-практичнаконференція
ТЕМА:
Коефіцієнт тертя і м етод його розрахунку
Пенза 2010
Зміст
I глава. Теоретичначастина
1. Види тертя, коефіцієнт тертя
II глава. Практична частина
1.Розрахунок тертя спокою,ковзання, і кочення
2.Розрахунок коефіцієнтатертя спокою
Список літератури
I глава.Теоретична частина
1. Види тертя, коефіцієнттертя
З тертям мистикаємося на кожному кроці. Вірніше було б сказати, що без тертя ми й крокуступити не можемо. Але незважаючи на ту велику роль, яку відіграє тертя в нашійжиття, досі не створена досить повна картина виникнення тертя.Це пов'язано навіть не з тим, що тертя має складну природу, а швидше з тим,що досліди з тертям дуже чутливі до обробки поверхні і томуважко відтворювані.
Існує зовнішнє і внутрішнє тертя (інакшезване в'язкістю ). Зовнішнім називають такий вид тертя, приякому в місцях зіткнення твердих тіл виникають сили, що утрудняютьвзаємне переміщення тіл і спрямовані по дотичній до їх поверхонь.
Внутрішнім тертям (В'язкістю) називається вид тертя, що складається в тому, що при взаємномупереміщенні. шарів рідини або газу між ними виникають дотичні сили,перешкоджають такому переміщенню.
Зовнішнє тертя підрозділяють на тертя спокою ( статичнутертя ) і кінематичне тертя . Тертя спокою виникає міжнерухомими твердими тілами, коли будь-яка з них намагаються зрушити змісця. Кінематичне тертя існує між взаємно дотичнимирухомими твердими тілами. Кінематичне тертя, в свою чергу,підрозділяється на тертя ковзання і тертя кочення .
У житті людини сили тертя відіграють важливу роль. В одних випадкахвін їх використовує, а в інших бореться з ними. Сили тертя мають електромагнітнуприроду.
Якщо тіло ковзає по якій-небудь поверхні, його руху перешкоджаєсила тертя ковзання.
, де N - сила реакції опори, a Ој - коефіцієнттертя ковзання. Коефіцієнт Ој залежить від матеріалу і якостіобробки дотичних поверхонь і не залежить від ваги тіла. Коефіцієнттертя визначається дослідним шляхом.
Сила тертя ковзання завжди направлена ​​протилежно рухутіла. При зміні напрямку швидкості змінюється і напрямок сили тертя.
Сила тертя починає діяти на тіло, коли його намагаютьсязрушити з місця. Якщо зовнішня сила F менше твори ОјN, то тіло не буде зрушуватися - початку руху, як прийнято говорити, заважаєсила тертя спокою . Тіло почне рух тільки тоді, коли зовнішня сила F перевищить максимальне значення, яке може мати сила тертя спокою
Тертя спокою - сила тертя,перешкоджає виникненню руху одного тіла по поверхні іншого.
II глава. Практична частина
1. Розрахунок тертя спокою, ковзання ікочення
Грунтуючисьна вищесказане, я, дослідному шляхом, знаходив силу тертя спокою, ковзання ікочення. Для цього я використав кілька пар тіл, в результаті взаємодіїяких буде виникати сила тертя, і прилад для вимірювання сили - динамометр.
Ось наступніпари тел:
1.дерев'янийбрусок у вигляді прямокутного параллепіпеда певної маси і лакованийдерев'яний стіл.
2.дерев'янийбрусок у вигляді прямокутного параллепіпеда з меншою ніж перший масою ілакований дерев'яний стіл.
3.дерев'янийбрусок у вигляді циліндра певної маси і лакований дерев'яний стіл.
4.дерев'янийбрусок у вигляді циліндра з меншою ніж перший масою і лакований дерев'янийстіл.
Після тогояк були проведені досліди - можна було зробити наступний висновок -
Сила тертяспокою, ковзання і кочення визначається дослідному шляхом.
Тертя спокою:
Для 1) Fп = 0.6Н, 2) Fп = 0.4 Н, 3) Fп = 0.2 Н, 4) Fп = 0.15 Н
Тертя ковзання:
Для 1)Fс = 0.52 Н, 2) Fс = 0.33 Н, 3) Fс = 0.15 Н, 4) Fс = 0.11 Н
Тертякочення:
Для 3) Fк = 0.14Н, 4) Fк = 0.08 Н
Тим самим явизначив досвідченим шляхом усі три види зовнішнього тертя і отримав що
Fп> Fс> Fк для одного і того ж тіла.
2. Розрахуноккоефіцієнта тертя спокою
Але більшою мірою цікава не силатертя, а коефіцієнт тертя. Як його обчислити і визначити? І я знайшов тількидва способи визначення сили тертя.
Першийспосіб: дуже простий. Знаючи формулу і визначивши досвідченим шляхом і N, можнавизначити коефіцієнт тертя спокою, ковзання і кочення.
1) N В»0,81 Н, 2) NВ» 0,56 Н, 3) N В»2,3 Н, 4) NВ» 1,75
Коефіцієнттертя спокою:
1) m = 0,74; 2) m = 0,71; 3) m = 0,087; 4) m = 0,084;
Коефіцієнттертя ковзання:
1) m = 0,64; 2) m = 0,59; 3) m = 0,063; 4) m = 0,063
Коефіцієнттертя кочення:
3) m = 0,06; 4) m = 0,055;
Звіряючись з табличнимиданими я підтвердив вірність своїх значень.
Але такождуже цікавий другий спосіб знаходження коефіцієнта тертя.
Але цейспосіб добре визначає коефіцієнт тертя спокою, а для обчисленнякоефіцієнта тертя ковзання і кочення виникають ряд труднощів.
Опис:Тіло перебуває з іншим тілом в спокої. Потім кінець другого тіла на якомулежить перше тіло починають піднімати до тих пір поки перше тіло не зрушиться змісця.
m= Sina/cosa = tga = BC/AC
На основідругого способу мною були обчислені деяке число коефіцієнтів тертя спокою.
1.Деревопо дереву:
АВ = 23,5 см;НД = 13,5 см.
Mп = BC/AC = 13,5/23,5 =0,57
2. Пінопластпо дереву:
АВ = 18,5 см;НД = 21 см.
Mп = BC/AC = 21/18, 5 = 1,1
3. Скло подереву:
АВ = 24,3 см;НД = 11 см.
Mп = BC/AC = 11/24, 3 = 0,45
4. Алюмінійпо дереву:
АВ = 25,3 см;НД = 10,5 см.
Mп = BC/AC = 10,5/25,3 =0,41
5. Сталь подереву:
АВ = 24,6 см;НД = 11,3 см.
Mп = BC/AC = 11,3/24,6 =0,46
6. Орг.Скло по дереву:
АВ = 25,1 см;НД = 10,5 см.
Mп = BC/AC = 10,5/25,1 =0,42
7. Графіт подереву:
АВ = 23 см;НД = 14,4 см.
Mп = BC/AC = 14,4/23 = 0,63
8. Алюмінійпо картоні:
АВ = 36,6 см;НД = 17,5 см.
Mп = BC/AC = 17,5/36,6 =0,48
9. Залізо попластмасі:
АВ = 27,1 см;НД = 11,5 см.
Mп = BC/AC = 11,5/27,1 =0,43
10. Орг.Скло по пластику:
АВ = 26,4 см;НД = 18,5 см.
Mп = BC/AC = 18,5/26,4 =0,7
На основісвоїх розрахунків і проведених експериментах я зробив висновок що MП> mC> MК, що незаперечновідповідало теоретичній базі взятої з літератури. Результати моїхобчислень не вийшли за рамки табличних даних, а навіть доповнили їх, вВнаслідок чого я розширив табличні значення коефіцієнтів тертя різнихматеріалів.
Література
1. Крагельською І.В.,Добичін М.Н., Комбалов В.С. Основи розрахунків на тертя і знос. М.:Машинобудування, 1977. 526 с.
2.Фролов,К. В. (ред.): Сучасна трибологія: Підсумки і перспективи. Вид-во ЛКИ, 2008 р.
3.ЄлькінаВ.І. "Незвичайні навчальні матеріали з фізики". "Фізика в школі" бібліотекажурналу, № 16, 2000.
4.Мудрістьтисячоліть. Енциклопедія. Москва, Олма - прес, 2006.
