Научно-практическаяконференция
ТЕМА:
Коэффициент тренияи методы его расчета
Пенза 2010 г.
Содержание
I глава. Теоретическаячасть
1. Виды трения, коэффициент трения
II глава. Практическая часть
1. Расчет трения покоя,скольжения, и качения
2. Расчет коэффициентатрения покоя
Список литературы
I глава.Теоретическая часть
1.Виды трения, коэффициенттрения
С трением мысталкиваемся на каждом шагу. Вернее было бы сказать, что без трения мы и шагуступить не можем. Но несмотря на ту большую роль, которую играет трение в нашейжизни, 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 поэтомутрудно воспроизводимы.
Существует внешнее и внутреннее трение (иначеназываемое вязкостью). Внешним называют такой вид трения, прикотором в местах соприкосновения твердых тел возникают силы, затрудняющиевзаимное перемещение тел и направленные по касательной к их поверхностям.
Внутренним трением(вязкостью) называется вид трения, состоящий в том, что при взаимномперемещении. слоев жидкости или газа между ними возникают касательные силы,препятствующие такому перемещению.
Внешнее трение подразделяют на трение покоя (статическоетрение) и кинематическое трение. Трение покоя возникает междунеподвижными твердыми телами, когда какое-либо из них пытаются сдвинуть сместа. Кинематическое трение существует между взаимно соприкасающимисядвижущимися твердыми телами. Кинематическое трение, в свою очередь,подразделяется на трение скольжения и трение качения.
В жизни человека силы трения играют важную роль. В одних случаяхон их использует, а в других борется с ними. Силы трения имеют электромагнитнуюприроду.
Если тело скользит по какой-либо поверхности, его движению препятствуетсила трения скольжения.
/>, где N — сила реакции опоры, a μ — коэффициенттрения скольжения. Коэффициент μ зависит от материала и качестваобработки соприкасающихся поверхностей и не зависит от веса тела. Коэффициенттрения определяется опытным путем.
/>
Сила трения скольжения всегда направлена противоположно движениютела. При изменении направления скорости изменяется и направление силы трения.
Сила трения начинает действовать на тело, когда его пытаютсясдвинуть с места. Если внешняя сила F меньше произведения μN,то тело не будет сдвигаться — началу движения, как принято говорить, мешаетсила трения покоя. Тело начнет движение только тогда, когда внешняя силаF 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 икачения
Основываясьна вышесказанное, я, опытном путем, находил силу трения покоя, скольжения икачения. Для этого я использовал несколько пар тел, в результате взаимодействиякоторых будет возникать сила трения, и прибор для измерения силы – динамометр.
Вот следующиепары тел:
1. деревянныйбрусок в виде прямоугольного параллепипеда определенной массы и лакированныйдеревянный стол.
2. деревянныйбрусок в виде прямоугольного параллепипеда с меньшей чем первый массой илакированный деревянный стол.
3. деревянныйбрусок в виде цилиндра определенной массы и лакированный деревянный стол.
4. деревянныйбрусок в виде цилиндра с меньшей чем первый массой и лакированный деревянныйстол.
После тогокак были проведены опыты – можно было сделать следующий вывод –
Сила тренияпокоя, скольжения и качения определяется опытном путем.
Трение покоя:
Для 1) Fп=0.6Н, 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
Трениекачение:
Для 3) Fк=0.14Н, 4) Fк=0.08 Н
Тем самым яопределил опытным путем все три вида внешнего трения и получил что
Fп> Fс> Fк для одного и того же тела.
/>
2. Расчеткоэффициента трения покоя
/>Но в большей степени интересна не силатрения, а коэффициент трения. Как его вычислить и определить? И я нашел толькодва способа определения силы трения.
Первыйспособ: очень простой. Зная формулу и определив опытным путем /> и N, можноопределить 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
Коэффициенттрения покоя:
1) m= 0,74; 2) m= 0,71; 3) m= 0,087; 4) m= 0,084;
Коэффициенттрения скольжения:
1) m= 0,64; 2) m= 0,59; 3) m= 0,063; 4) m= 0,063
Коэффициенттрения качения:
3) m= 0,06; 4) m= 0,055;
Сверяясь с табличнымиданными я подтвердил верность своих значений.
Но такжеочень интересен второй способ нахождения коэффициента трения.
Но этотспособ хорошо определяет коэффициент трения покоя, а для вычислениякоэффициента трения скольжения и качения возникают ряд затруднений.
Описание:Тело находится с другим телом в покое. Затем конец второго тела на которомлежит первое тело начинают поднимать до тех пор пока первое тело не сдвинется сместа.
/>
m= sina/cosa=tga=BC/AC
На основевторого способа мной были вычислены некоторое число коэффициентов трения покоя.
1. Деревопо дереву:
АВ = 23,5 см;ВС = 13,5 см.
mП = BC/AC = 13,5/23,5 =0,57
2. Пенопластпо дереву:
АВ = 18,5 см;ВС = 21 см.
mП = BC/AC = 21/18,5 = 1,1
3. Стекло подереву:
АВ = 24,3 см;ВС = 11 см.
mП = BC/AC = 11/24,3 = 0,45
4. Алюминийпо дереву:
АВ = 25,3 см;ВС = 10,5 см.
mП = BC/AC = 10,5/25,3 =0,41
5. Сталь подереву:
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 подереву:
АВ = 23 см;ВС = 14,4 см.
mП = BC/AC = 14,4/23 = 0,63
8. Алюминийпо картону:
АВ = 36,6 см;ВС = 17,5 см.
mП = BC/AC = 17,5/36,6 =0,48
9. Железо попластмассе:
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 основесвоих расчетов и проведенных экспериментах я сделал вывод что mП> mC >mК, что неоспоримосоответствовало теоретической базе взятой из литературы. Результаты моихвычислений не вышли за рамки табличных данных, а даже дополнили их, врезультате чего я расширил табличные значения коэффициентов трений различныхматериалов.
/>
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. ЕлькинВ.И.“Необычные учебные материалы по физике”. “Физика в школе” библиотекажурнала, №16, 2000.
4. Мудростьтысячелетий. Энциклопедия. Москва, Олма – пресс, 2006.