Wydział Transportu PW Mechanika Techniczna - Laboratorium |
Sprawozdanie z ćwiczenia nr:6
Tytuł ćwiczenia: Pomiar współczynnika tarcia suchego |
Grupa (specjalność): SRL |
|||
Zespół nr: |
|||
|
Nazwisko |
Imię |
Ocena końcowa |
Kalinowska |
Patrycja |
|
|
Karwowska |
Katarzyna |
|
|
Siłkowska |
Justyna |
|
|
Marczak |
Izabela |
|
|
Błoński |
Borys |
|
|
Wszyndybył |
Jakub |
|
|
Sobolak |
Krzysztof |
|
|
|
|
|
|
Data wykonania ćwiczenia (dd.mm.rr) |
08.03.2012 |
Data oddania sprawozdania (dd.mm.rr) |
15.03.2012 |
Wprowadzenie i opis stanowiska
Tarcie jest zjawiskiem które polega na występowaniu oporu mechanicznego, który uniemożliwia lub utrudnia wzajemne przesuwanie stykających się ciał. Warunkiem powstawania tarcia jest występowanie siły nacisku N (kontaktowej siły prostopadłej do kierunku ruchu).
Stanowisko, na którym badaliśmy zjawisko tarcia suchego jest zestawem składającym się z:
1 - włącznik elektryczny 220 [V]; 2 - ruchoma platforma; 3 - badany obiekt o
ciężarze 1 [N], 4 - dodatkowe odważniki, każdy o ciężarze 0.5 [N], 5 - płytka, po której
porusza się badany obiekt, 6 - tłumik , 7 - siłomierz, 8 - prowadnice, 9 - bęben, na
który nawija się linka,
Schemat stanowiska służącego do pomiaru taracia suchego.
Obliczenia i wnioski
6.4.1 WYZNACZANIE SIŁY TARCIA W ZALEŻNOŚCI OD SIŁY NACISKU
ZESTAW 2:
- płytka: aluminium,
- obiekt : mosiądz o ciężarze 1N,
- prędkość przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm])
- nacisk obiektu na płytkę jest zwiększany od 1 N do 5N poprzez dodawanie ciężarków 0,5N.
Siła nacisku N [N] |
1,0 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,4 |
0,7 |
0,86 |
1,06 |
1,42 |
1,6 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,4 |
0,35 |
0,34 |
0,35 |
0,35 |
0,32 |
Tabela 6.3.
Wartość średnia współczynnika tarcia wyniosła 0,352
Z wykresu widać że wraz ze zwiększaniem siły nacisku N rośnie siła tarcia T. Rośnie w sposób proporcjonalny do zwiększanego obciążenia wiec współczynnik tarcia μ pozostaje stały, a różnice w obliczonym współczynniku tarcia wynikają z niedokładności odczytu i pomiarów wyników. Wnioskujemy z tego, że siła tarcia jest wprost proporcjonalna do siły nacisku, jest to zgodne z prawem tarcia statycznego Coulomba i Morena które opisane jest wzorem T = μ*N, gdzie T- siła tarcia, N- siła nacisku, μ- współczynnik tarcia
6.4.2 ZALEŻNOŚĆ SIŁY TARCIA OD CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI
ZESTAW:
- płytka: filc,
- obiekt: aluminium o gładkiej/chropowatej powierzchni o ciężarze 1[N],
- prędkość przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm]).
|
|
|
|
Wartości średnie |
Siła nacisku N [N] |
1.0 |
1.0 |
1,0 |
1,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,26 |
0,25 |
0,25 |
0,253 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,26 |
0,25 |
0,25 |
0,253 |
Tabela. Powierzchnia gładka.
|
|
|
|
Wartości średnie |
Siła nacisku N [N] |
1.0 |
1.0 |
1,0 |
1,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,59 |
0,56 |
0,56 |
0,58 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,59 |
0,56 |
0,56 |
0,58 |
Tabela. Powierzchnia chropowata.
Dla powierzchni gładkiej średni współczynnik tarcia z trzech pomiarów wyniósł 0,253, natomiast średni współczynnik tarcia dla powierzchni chropowatej wyniósł 0,58 więc ponad dwa razy więcej. Czyli chropowatość powierzchni ma duży wpływ na siłę tarcia w taki sposób, że im większa chropowatość tym większy współczynnik tarcia μ.
6.4.3. WPŁYW RODZAJU POWIERZCHNI TRĄCYCH NA SIŁĘ TARCIA
ZESTAW:
- płytka: aluminium,
- obiekty: o ciężarze 1[N]; wykonane z aluminium i mosiądzu o jednakowym stopniu
gładkości powierzchni
- prędkość przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm])
|
|
|
|
Wartości średnie |
Siła nacisku N [N] |
1.0 |
1.0 |
1,0 |
1,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,26 |
0,24 |
0,24 |
0,246 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,26 |
0,24 |
0,24 |
0,246 |
Tabela. Płytka aluminiowa
|
|
|
|
Wartości średnie |
Siła nacisku N [N] |
1.0 |
1.0 |
1,0 |
1,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,31 |
0,32 |
0,4 |
0,34 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,31 |
0,32 |
0,4 |
0,34 |
Tabela. Płytka mosiężna.
Średnia siła tarcia z trzech pomiarów wyniosła dla aluminium 0,246 [N] , a dla mosiądzu 0,34 [N]. Analizując te wyniki stwierdzamy że siła tarcia zależy od rodzaju materiału z którego wykonane są badane obiekty. Stwierdzenie to pokrywa się z ogólnie przyjętymi prawami fizycznymi dla tarcia.
6.4.4. BADANIE ZALEŻNOŚCI SIŁY TARCIA OD WIELKOŚCI POWIERZCHNI
KONTAKTU
ZESTAW:
- płytka: aluminium,
- obiekt: aluminium o gładkiej powierzchni o ciężarze 1[N]
- dwa dodatkowe ciężarki 0.5 [N]
- prędkość przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm])
|
|
|
|
Wartości średnie |
Siła nacisku N [N] |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,32 |
0,44 |
0,4 |
0,39 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,16 |
0,22 |
0,2 |
0,19 |
Tabela płytka aluminiowa większe pole powierzchni.
|
|
|
|
Wartości średnie |
Siła nacisku N [N] |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,5 |
0,43 |
0,55 |
0,49 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,25 |
0,215 |
0,275 |
0,25 |
Tabela płytka aluminiowa mniejsze pole powierzchni.
Średnia siła tarcia dla płytki aluminiowej położonej większą powierzchnią wyniosła 0,39 [N], gdy płytkę położyliśmy mniejszą powierzchnią średnia siła tarcia wyniosła 0,49 [N]. Teoretycznie oba wyniki powinny być identycznie, zgodnie z prawem tarcia Coulomba i Morena, które brzmi następująco: „Wielkość siły tarcia jest niezależna od pola powierzchni stykających się ciał, zależy jedynie od rodzaju powierzchni” . Różnica w otrzymanych wynikach spowodowana jest niedokładnością odczytu.
6.4.5. WPŁYW PRĘDKOŚCI PRZESUWU NA SIŁĘ TARCIA
ZESTAW:
- płytka: filc,
- obiekt: aluminium o chropowatej powierzchni o ciężarze 1 [N],
- dwie prędkości przesuwu: mała (bęben o średnicy 7.5 [mm]) oraz
duża (bęben o średnicy 15 mm)
- v1 < v2 ( r1 < r2 )
|
|
|
|
Wartości średnie |
Siła nacisku N [N] |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,6 |
0,6 |
0,59 |
0,6 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,6 |
0,6 |
0,59 |
0,6 |
Tabela. Bęben o średnicy 7,5 mm
|
|
|
|
Wartości średnie |
Siła nacisku N [N] |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1,0 |
Siła tarcia T [N] |
0,56 |
0,53 |
0,62 |
0,57 |
Współczynnik tarcia T/N |
0,56 |
0,53 |
0,62 |
0,57 |
Tabela. Bęben o średnicy 15 mm
Średnia siła tarcia dla małej prędkości przesuwu wyniosła 0,6 [N], natomiast dla dużej prędkości przesuwu wyniosła 0,57 [N]. Teoretycznie siła tarcia nie zależy od prędkości, więc wyniki powinny być takie same, jednak przyjmując jako błąd pomiarowy niedokładność odczytu wyników oraz niejednolitość powierzchni z filcu, możemy stwierdzić że faktycznie prędkość nie zależy od siły tarcia.
Mechanika Techniczna - Laboratorium
Arkusz Ocen
Ćwiczenie nr: 6
Tytuł ćwiczenia: Pomiar współczynnika tarcia suchego
Grupa (specjalność): SRL |
|||||
Zespół nr: |
|||||
|
Nazwisko |
Imię |
Ocena |
||
|
|
|
Sprawozdanie |
Sprawdzian |
Końcowa |
Kalinowska |
Patrycja |
|
|
|
|
Karwowska |
Katarzyna |
|
|
|
|
Siłkowska |
Justyna |
|
|
|
|
Marczak |
Izabela |
|
|
|
|
Błoński |
Borys |
|
|
|
|
Wszyndybył |
Jakub |
|
|
|
|
Sobolak |
Krzysztof |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Data wykonania ćwiczenia (dd.mm.rr) |
08.03.2012 |
Data oddania sprawozdania (dd.mm.rr) |
15.03.2012 |
5