Laborarbeit Nr. 3 „Messung Koeffizient Gleitreibung“

Zweck der Arbeit: Ermittlung des Reibungskoeffizienten eines Holzblocks, der entlang eines Holzlineals gleitet, mithilfe der Formel F tr = = μР. Mit einem Dynamometer wird die Kraft bestimmt, mit der ein belasteter Block auf einer horizontalen Fläche gezogen werden muss, damit er sich mäßig bewegt. Diese Kraft ist betragsmäßig gleich der auf den Block wirkenden Reibungskraft F tr . Mit demselben Dynamometer können Sie das Gewicht eines belasteten Blocks ermitteln. Der Modul dieses Gewichtes entspricht der Kraft des gewöhnlichen Drucks N des Blocks auf die Oberfläche, auf der er gleitet. Nachdem Sie auf diese Weise die Werte der Reibungskraft bei verschiedenen Werten der Normaldruckkraft bestimmt haben, müssen Sie ein Diagramm der Abhängigkeit von F tr von P und erstellen finden mittlere Bedeutung Reibungskoeffizient(siehe Werk Nr. 2).

Reibungskoeffizient – ​​Physik in Experimenten und Experimenten

Das Hauptmessgerät in dieser Arbeit ist das Dynamometer. Das Dynamometer hat einen Fehler Δ d =0,05 N. Er entspricht dem Messfehler, wenn der Zeiger mit dem Skalenstrich übereinstimmt. Wenn der Zeiger während des Messvorgangs nicht mit dem Skalenstrich übereinstimmt (oder schwankt), beträgt der Fehler bei der Kraftmessung ΔF = 0,1 N.

Messgeräte: Dynamometer.

Materialien: 1) Holzblock; 2) Holzlineal; 3) ein Satz Gewichte.

Die Reihenfolge der Arbeit.

1. Legen Sie den Block auf ein horizontales Holzlineal. Legen Sie ein Gewicht auf den Block.

2. Nachdem Sie das Dynamometer am Block befestigt haben, ziehen Sie es so mäßig wie möglich am Lineal entlang. Messen Sie gleichzeitig den Messwert des Dynamometers.

3. Wiegen Sie den Block und das Gewicht.

4. Fügen Sie das 2. und 3. Gewicht zum ersten Gewicht hinzu, wobei Sie jedes Mal den Block und die Gewichte wiegen und die Reibungskraft messen.

Füllen Sie basierend auf den Messergebnissen die Tabelle aus:

5. Zeichnen Sie anhand der Messergebnisse die Abhängigkeit der Reibungskraft von der Anpresskraft auf und ermitteln Sie daraus den Mittelwert Koeffizient Reibung μ avg (siehe Arbeit Nr. 2).

6. Berechnen Sie den größten relativen Fehler bei der Messung des Reibungskoeffizienten. Weil.

(siehe Formel (1) der Arbeit Nr. 2).

Aus Formel (1) folgt, dass der Reibungskoeffizient im Experiment mit einer Belastung mit einem größeren Fehler gemessen wurde (da in diesem Fall die Nenner einen kleineren Wert haben).

7. Finden Sie den absoluten Fehler.

und schreibe die Antwort als:

Es ist erforderlich, den Gleitreibungskoeffizienten eines Holzblocks zu ermitteln, der entlang eines Holzlineals gleitet.

Gleitreibungskraft.

wobei N die Stützreaktion ist; μ - co.

Gleitreibungskoeffizient, mit μ=F tr /N;

Der Modul der Reibungskraft ist gleich der parallel zur Gleitfläche gerichteten Kraft, die für eine gleichmäßige Bewegung des Blocks mit der Last erforderlich ist. Der Reaktionsmodul des Trägers ist gleich dem Gewicht des Blocks mit der Last. Beide Kräfte werden mit einem Schulprüfstand gemessen. Beim Bewegen eines Blocks entlang eines Lineals ist es wichtig, eine gleichmäßige Bewegung zu erreichen, damit die Messwerte des Dynamometers unverändert bleiben und genauer gefunden werden können.

Gewicht des Blocks mit Last R, N.

Berechnen wir den relativen Fehler:

Es ist ersichtlich, dass im Experiment mit minimaler Belastung ein großer relativer Fehler auftritt, weil der Nenner ist kleiner.

Berechnen wir den absoluten Fehler.

Der als Ergebnis der Experimente ermittelte Gleitreibungskoeffizient kann wie folgt geschrieben werden: μ = 0,35 ± 0,05.

Wählen Sie es mit der Maus aus und drücken Sie STRG ENTER.

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Zusammenfassungen

Wie man Kraft findet Gleitreibung f Reibungsformel. Formel für Reibungskraft. Es existiert immer, weil es keine völlig glatten Körper gibt. Finden Sie die Reibungskraft. So ermitteln Sie den Reibungskoeffizienten. Reibungskoeffizient. Ermittlung der Reibungskraft. Formel für Reibungskraft. Autoteile ohne Schmierung Vorher finden Reibungskraft, Reibungskoeffizient. Reibungskraft. Die Reibungskraft ist, wie in fast allen Fällen, annähernd die Kraft Gleitreibung Dürfen. REIBUNGSKOEFFIZIENT ist Was ist REIBUNGSKOEFFIZIENT? Wenn wir das Gewicht eines Objekts mit N und den REIBUNGSKoeffizienten mit m bezeichnen, bestimmt der Rest die Kraft. Reibungskoeffizient Etu Gewalt müssen unterschiedliche Dicken überwinden - wie. Laborarbeit Nr. 3 „Messung des Reibungskoeffizienten. GDZ für Laborarbeit Nr. 3 „Möglichst den Reibungskoeffizienten messen.“ Gewalt Reibung. Antworten | Labor. Bestimmung des Koeffizienten Reibung Wie mit einem Lineal, die Schwerkraft in Richtungen. Wenn es keine Reibung gäbe, scheinen wir dies zu berücksichtigen Reibungskoeffizient Wir berechnen die Normalkraft f.

Gleiten: Ftr = mN, wobei m der Gleitreibungskoeffizient ist, N die Stützreaktionskraft N ist. Für einen Körper, der entlang einer horizontalen Ebene gleitet, N = G = mg, wobei G das Gewicht des Körpers ist, N; m – Körpergewicht, kg; g – Beschleunigung des freien Falls, m/s2. Die Werte des dimensionslosen Koeffizienten m für ein bestimmtes Materialpaar sind im Nachschlagewerk angegeben. Kenntnis der Masse des Körpers und einiger Materialien. Relativ zueinander gleiten, ermitteln Sie die Reibungskraft.

Fall 2. Stellen Sie sich einen Körper vor, der entlang einer horizontalen Fläche gleitet und sich mit gleichmäßiger Beschleunigung bewegt. Auf ihn wirken vier Kräfte: die Kraft, die den Körper in Bewegung setzt, die Schwerkraft, die Stützreaktionskraft und die Gleitreibungskraft. Da die Oberfläche horizontal ist, sind die Reaktionskraft der Stütze und die Schwerkraft auf derselben Geraden gerichtet und gleichen sich gegenseitig aus. Die Verschiebung wird durch die Gleichung beschrieben: Fdv - Ftr = ma; wobei Fdv der Modul der Kraft ist, die den Körper in Bewegung setzt, N; Ftr – Reibungskraftmodul, N; m – Körpergewicht, kg; a – Beschleunigung, m/s2. Wenn Sie die Werte der Masse, der Beschleunigung des Körpers und der auf ihn einwirkenden Kraft kennen, ermitteln Sie die Reibungskraft. Wenn diese Werte nicht direkt angegeben werden, prüfen Sie, ob in der Bedingung Daten vorhanden sind, aus denen diese Werte ermittelt werden können.

Beispiel für Aufgabe 1: Ein auf einer Fläche liegender Block mit der Masse 5 kg wird einer Kraft von 10 N ausgesetzt. Dadurch bewegt sich der Block gleichmäßig beschleunigt und passiert 10 zu 10. Finden Sie die Gleitreibungskraft.

Die Gleichung für die Bewegung des Blocks lautet: Fdv - Ftr = ma. Der Weg eines Körpers bei gleichmäßig beschleunigter Bewegung ergibt sich aus der Gleichung: S = 1/2at^2. Von hier aus können Sie die Beschleunigung bestimmen: a = 2S/t^2. Ersetzen Sie diese Bedingungen: a = 2*10/10^2 = 0,2 m/s2. Finden Sie nun die Resultierende der beiden Kräfte: ma = 5*0,2 = 1 N. Berechnen Sie die Reibungskraft: Ftr = 10-1 = 9 N.

Fall 3. Wenn ein Körper auf einer horizontalen Fläche ruht oder sich gleichmäßig bewegt, sind nach dem zweiten Newtonschen Gesetz die Kräfte im Gleichgewicht: Ftr = Fdv.

Beispiel für Problem 2: Ein Block mit einer Masse von 1 kg, der auf einer ebenen Fläche lag, wurde informiert, wodurch er in 5 Sekunden 10 Meter zurücklegte und anhielt. Bestimmen Sie die Gleitreibungskraft.

Wie im ersten Beispiel wird die Gleitkraft des Blocks durch die Bewegungskraft und die Reibungskraft beeinflusst. Durch diesen Aufprall kommt der Körper zum Stillstand, d.h. Gleichgewicht kommt. Bewegungsgleichung des Blocks: Ftr = Fdv. Oder: N*m = ma. Der Block gleitet mit gleichmäßiger Beschleunigung. Berechnen Sie seine Beschleunigung ähnlich wie bei Aufgabe 1: a = 2S/t^2. Ersetzen Sie die Werte aus der Bedingung: a = 2*10/5^2 = 0,8 m/s2. Ermitteln Sie nun die Reibungskraft: Ftr = ma = 0,8*1 = 0,8 N.

Fall 4. Auf einen Körper, der spontan entlang einer schiefen Ebene gleitet, wirken drei Kräfte: Schwerkraft (G), Stützreaktionskraft (N) und Reibungskraft (Ftr). Die Schwerkraft kann in der folgenden Form geschrieben werden: G = mg, N, wobei m das Körpergewicht in kg ist; g – Beschleunigung des freien Falls, m/s2. Da diese Kräfte nicht entlang einer Geraden gerichtet sind, schreiben Sie die Bewegungsgleichung in Vektorform.

Durch Addition der Kräfte N und mg gemäß der Parallelogrammregel erhält man die resultierende Kraft F‘. Aus der Abbildung können wir folgende Schlussfolgerungen ziehen: N = mg*cosα; F’ = mg*sinα. Dabei ist α der Neigungswinkel der Ebene. Die Reibungskraft kann durch die Formel geschrieben werden: Ftr = m*N = m*mg*cosα. Die Bewegungsgleichung hat die Form: F’-Ftr = ma. Oder: Ftr = mg*sinα-ma.

Fall 6. Ein Körper bewegt sich gleichmäßig entlang einer geneigten Fläche. Das bedeutet, dass sich das System nach dem zweiten Newtonschen Gesetz im Gleichgewicht befindet. Wenn das Gleiten spontan erfolgt, folgt die Bewegung des Körpers der Gleichung: mg*sinα = Ftr.

Wenn eine zusätzliche Kraft (F) auf den Körper ausgeübt wird, die eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung verhindert, hat der Ausdruck für die Bewegung die Form: mg*sinα–Ftr-F = 0. Ermitteln Sie von hier aus die Reibungskraft: Ftr = mg*sinα- F.

Reibung ist der physikalische Prozess, ohne den Bewegung selbst in unserer Welt nicht existieren könnte. In der Physik ist es zur Berechnung des Absolutwerts der Reibungskraft erforderlich, einen speziellen Koeffizienten für die betrachteten Reibflächen zu kennen. Dieser Artikel wird diese Frage beantworten.

Reibung in der Physik

Bevor die Frage beantwortet wird, wie man den Reibungskoeffizienten ermittelt, muss man sich überlegen, was Reibung ist und durch welche Kraft sie gekennzeichnet ist.

In der Physik gibt es drei Arten dieses Prozesses, der zwischen festen Objekten abläuft. Das ist Rutschen und Rollen. Haftreibung entsteht immer dann, wenn eine äußere Kraft versucht, ein Objekt zu bewegen. Gleitreibung entsteht, wie der Name schon sagt, wenn eine Oberfläche über eine andere gleitet. Schließlich entsteht Rollreibung, wenn ein runder Gegenstand (Rad, Kugel) auf einer Oberfläche rollt.

Allen Typen eint, dass sie jede Bewegung verhindern und der Angriffspunkt ihrer Kräfte im Kontaktbereich der Oberflächen zweier Objekte liegt. Außerdem wandeln alle diese Typen mechanische Energie in Wärme um.

Die Ursachen für Gleit- und Haftreibungskräfte sind mikroskopisch kleine Rauheiten auf reibenden Oberflächen. Darüber hinaus werden diese Typen durch Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und andere Arten von Wechselwirkungen zwischen Atomen und Molekülen verursacht, die Reibkörper bilden.

Die Ursache der Rollreibung hängt mit der Hysterese der elastischen Verformung zusammen, die am Kontaktpunkt zwischen dem rollenden Objekt und der Oberfläche auftritt.

Reibungskraft und Reibungskoeffizient

Alle drei Arten von Festkörperreibungskräften werden durch Ausdrücke beschrieben, die die gleiche Form haben. Geben wir es:

Dabei ist N die Kraft, die senkrecht zur Oberfläche auf den Körper wirkt. Man nennt es Bodenreaktion. Der Wert µ t wird als Koeffizient der entsprechenden Reibungsart bezeichnet.

Die Gleit- und Haftreibungskoeffizienten sind dimensionslose Größen. Dies lässt sich anhand der Gleichheit von Reibungskraft und Reibungskoeffizient verstehen. Die linke Seite der Gleichung wird in Newton ausgedrückt, die rechte Seite wird ebenfalls in Newton ausgedrückt, da die Größe N eine Kraft ist.

Was die Rollreibung betrifft, so ist der Koeffizient dafür ebenfalls eine dimensionslose Größe, wird jedoch als Verhältnis der linearen Eigenschaft der elastischen Verformung zum Radius des rollenden Objekts definiert.

Es sollte gesagt werden, dass typische Werte der Gleit- und Haftreibungskoeffizienten Zehntel Eins betragen. Denn dieser Koeffizient entspricht Hundertstel und Tausendstel einer Einheit.

Wie ermittelt man den Reibungskoeffizienten?

Der Koeffizient µ t hängt von einer Reihe von Faktoren ab, die mathematisch nur schwer zu berücksichtigen sind. Lassen Sie uns einige davon auflisten:

• Material der Reibflächen;
• Qualität der Oberflächenbehandlung;
• das Vorhandensein von Schmutz, Wasser usw.;
• Oberflächentemperaturen.

Daher gibt es keine Formel für µ t und es muss experimentell gemessen werden. Um zu verstehen, wie der Reibungskoeffizient ermittelt wird, sollte er anhand der Formel für F t ausgedrückt werden. Wir haben:

Es stellt sich heraus, dass zur Ermittlung von µ t die Reibungskraft und die Reaktion des Trägers ermittelt werden müssen.

Der entsprechende Versuch wird wie folgt durchgeführt:

1. Nehmen Sie zum Beispiel einen Körper und ein Flugzeug aus Holz.
2. Haken Sie das Dynamometer am Körper ein und bewegen Sie es gleichmäßig über die Oberfläche.

In diesem Fall zeigt das Dynamometer eine bestimmte Kraft an, die F t entspricht. gleich dem Gewicht des Körpers auf einer horizontalen Fläche.

Mit der beschriebenen Methode können Sie verstehen, wie groß der Haftreibungskoeffizient und der Gleitreibungskoeffizient sind. Auf ähnliche Weise können Sie das µ t-Rollen experimentell bestimmen.

Eine weitere experimentelle Methode zur Bestimmung von µ t wird im nächsten Absatz in Form einer Aufgabe vorgestellt.

Aufgabe zur Berechnung von µt

Der Holzbalken liegt auf der Glasoberfläche. Durch allmähliches Neigen der Oberfläche wurde festgestellt, dass das Gleiten des Balkens bei einem Neigungswinkel von 15° beginnt. Wie hoch ist der Haftreibungskoeffizient für ein Holz-Glas-Paar?

Wenn sich der Balken auf einer schiefen Ebene bei 15° befand, hatte die Ruhereibungskraft für ihn einen Maximalwert. Es ist gleich:

Die Kraft N wird durch die Formel bestimmt:

Wenn wir die Formel für µ t anwenden, erhalten wir:

µ t = F t /N = m*g*sin(α)/(m*g*cos(α)) = tan(α).

Setzt man den Winkel α ein, erhält man die Antwort: µ t = 0,27.

(Ferienschulunterricht für Schüler der Klassen 8–9)

• Aktivierung der geistigen Aktivität der Schüler.
• Ausbildung einer allgemeinen Fähigkeit zur Durchführung physikalischer Messungen.
• Bildung einer allgemeinen Fähigkeit zur experimentellen Überprüfung physikalischer Gesetze.
• Ausbildung der Fähigkeit, die gewonnenen Ergebnisse tabellarisch zu systematisieren, die Fähigkeit, aus einem Experiment Schlussfolgerungen zu ziehen.

Organisation des Workshops: Alle am Workshop teilnehmenden Studierenden werden in Gruppen eingeteilt. Jede Studierendengruppe erhält eine Aufgabenstellung mit einer kurzen Beschreibung der Arbeit.

Nach Abschluss der Arbeit sind die Studierenden verpflichtet, einen Bericht zu verfassen. Der Bericht besteht aus einer Tabelle, der Berechnung des gewünschten Wertes und seines Fehlers sowie einem Fazit zur Arbeit.

Fortschritt

I. Eröffnungsrede des Lehrers:

Wenn Sie einen Block auf eine horizontale Fläche stellen und ausreichend Kraft in horizontaler Richtung auf ihn ausüben, beginnt sich der Block zu bewegen. Es ist leicht zu erkennen, dass in diesem Fall vier Kräfte auf den Block wirken: in vertikaler Richtung – die Schwerkraft P und die Reaktionskraft des Trägers Q, gleich groß und entgegengesetzt gerichtet; in horizontaler Richtung – Zugkraft F und die entgegengesetzte Richtung der Reibungskraft Fmp.

Damit sich der Block gleichmäßig und geradlinig bewegt, muss der Modul der Zugkraft gleich dem Modul der Reibungskraft sein.

Darauf basiert die Methode zur Messung der Reibungskraft. Auf den Block sollte eine Zugkraft ausgeübt werden, die eine gleichmäßige lineare Bewegung dieses Körpers aufrechterhält. Aus dieser Zugkraft wird der Reibungskraftmodul ermittelt.

II. Werkstatt.

Zuordnung zur Gruppe I.

Bestimmen Sie den Gleitreibungskoeffizienten, wenn sich ein Block entlang einer horizontalen Tischoberfläche bewegt.

Ausrüstung: Tribometer, Holzlineal, Holzblock mit drei Löchern; Dynamometer; Satz mechanischer Gewichte.

Arbeitsauftrag .

1. Berechnen Sie den Wert der Skalenteilung des Dynamometers.
2. Messen Sie das Gewicht des Blocks mit einem Dynamometer. Tragen Sie das Ergebnis der Gewichtsmessung in die Tabelle ein.
3. Messen Sie die Gleitreibungskraft eines Blocks mit Gewichten auf dem Tisch. Bewegen Sie dazu den Block mit Gewichten mithilfe eines Dynamometers gleichmäßig über den Tisch.
4. Tragen Sie das Messergebnis in die Tabelle ein.
5. Belasten Sie den Block mit einem, zwei oder drei Gewichten und messen Sie jeweils die Reibungskraft. Tragen Sie die Daten in die Tabelle ein.
6. Berechnen Sie den Gleitreibungskoeffizienten
7. Bestimmen Sie den instrumentellen Fehler des Reibungskoeffizienten.
8. Schlussfolgerungen ziehen.

Es lässt sich leicht nachweisen, dass bei einem Körper, der sich entlang einer horizontalen Fläche bewegt, die normale Druckkraft gleich der auf diesen Körper wirkenden Schwerkraft ist: N=P. Dadurch können wir den Reibungskoeffizienten berechnen:

Teilungspreis der Dynamometerskala, c.d. = 0,1 N.

1. Wir haben das Gewicht des Blocks und die Belastung mit einem Dynamometer ermittelt und in der Tabelle eingetragen.

2. Indem wir den Block gleichmäßig entlang eines Holzlineals bewegten, ermittelten wir die Zugkraft, die gleich der Reibungskraft ist. Den Wert haben wir in der Tabelle eingetragen.

3. Wir haben für jede Messung der Reibungskraft den Reibungskoeffizienten ermittelt und in die Tabelle eingetragen.

4. Bestimmen Sie den Messfehler für jeden Wert des Reibungskraftkoeffizienten.

1. Der Reibungskoeffizient beträgt 0,2.
2. Der instrumentelle Messfehler beträgt 0,06.
3. Der Gleitreibungskoeffizient bei der gegenseitigen Bewegung eines Körpers entlang der Tischoberfläche ist ein konstanter Wert, der nicht von der Normaldruckkraft abhängt.

2. Vergleichen Sie den Haft-, Gleit- und Rollreibungskoeffizienten. Schlussfolgerungen ziehen.

Ausrüstung: Dynamometer, Holzblock, Gewichte mit zwei Haken – 2 Stk., Rundstifte – 2 Stk.

Die Reihenfolge der Arbeit.

2. Messen Sie das Gewicht des Blocks mit zwei Lasten mit einem Dynamometer. Notieren Sie das Ergebnis der Gewichtsmessung in Ihrem Notizbuch.

3. Messen Sie die maximale Haftreibung des Blocks auf dem Tisch. Legen Sie dazu den Block auf den Tisch und legen Sie zwei Gewichte auf den Block. Befestigen Sie einen Dynamometer am Block und setzen Sie den Block mit Gewichten in Bewegung. Notieren Sie die Messwerte des Dynamometers, die dem Beginn der Bewegung des Blocks entsprechen.

4. Messen Sie die Gleitreibungskraft des Blocks mit Gewichten auf dem Tisch. Bewegen Sie dazu den Block mit Gewichten mithilfe eines Dynamometers gleichmäßig über den Tisch. Notieren Sie das Ergebnis der Kraftmessung in Ihrem Notizbuch.

5. Messen Sie die Reibungskraft, die beim Rollen des Blocks auf dem Tisch entsteht. Legen Sie dazu einen Block mit zwei Gewichten auf zwei Rundstifte und bewegen Sie den Block mit einem Dynamometer gleichmäßig über den Tisch. Notieren Sie das Ergebnis der Kraftmessung in Ihrem Notizbuch.

6. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung darüber, welche Kraft größer ist:
a) Körpergewicht oder maximale Haftreibung?
b) maximale Haftreibungskraft oder Gleitreibungskraft?
c) Gleitreibungskraft oder Rollreibungskraft?

7. Vergleichen Sie den Haftreibungskoeffizienten, die Gleitreibung und die Rollreibung.

a) Das Gewicht des Körpers ist größer als die maximale Haftreibungskraft.

b) Die maximale Haftreibungskraft ist größer als die Gleitreibungskraft.

c) Die Gleitreibungskraft ist größer als die Rollreibungskraft.

d) Bei konstantem Körpergewicht ist der Reibungskoeffizient beim Rollen des Körpers am niedrigsten und im Ruhezustand am höchsten.

3. Bestimmen Sie den Gleitreibungskoeffizienten, wenn sich ein Block über die Oberfläche von Gummi, einem unpolierten Holzstreifen oder Sandpapier bewegt.

Ausrüstung: Dynamometer, Holzblock, Gewichte mit zwei Haken - 2 Stk., Stück Linoleum, ungeschliffener Holzstreifen, Schleifpapier.

Die Reihenfolge der Arbeit.

1. Berechnen Sie den Wert der Teilung der Dynamometerskala.
2. Messen Sie das Gewicht des Blocks mit einem Dynamometer. Tragen Sie das Ergebnis der Gewichtsmessung in die Tabelle ein.
3. Messen Sie die Gleitreibungskraft eines Blocks mit Gewichten auf der Gummioberfläche, einem ungeschliffenen Holzlineal und auf der Oberfläche von Schleifpapier. Bewegen Sie dazu den Block mit Gewichten mithilfe eines Dynamometers gleichmäßig über den Tisch. Tragen Sie das Messergebnis in die Tabelle ein.
4. Berechnen Sie den Gleitreibungskoeffizienten.
5. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung.

Der Teilungswert der Dynamometerskala, c.d = 0,1 N.

1. Reibungskraft:

a) hängt von der Art der Reibflächen ab.
b) hängt von der Rauheit der Reibflächen ab.
c) Je größer die Oberflächenrauheit, desto größer der Reibungskoeffizient.

2. Möglichkeiten zur Erhöhung oder Verringerung der Gleitreibungskraft:

Erhöhen: Rauheit der Reibflächen erhöhen, Partikel (Späne, Sägemehl, Sand) zwischen die Reibflächen schütten.

Reduzieren: Schleifen, Polieren von Reibflächen, Auftragen von Gleitmittel.

Gruppenzuordnung II.

Messung des Gleitreibungskoeffizienten mit einer schiefen Ebene

Ausrüstung: Holzlineal vom Tribometer, Holzblock, Messlineal, Stativ.

Arbeitsauftrag.

1. Befestigen Sie das Lineal mit einem Stativ schräg am Tisch.
2. Legen Sie den Block auf ein schräg befestigtes Holzlineal.
3. Ermitteln Sie durch Ändern des Neigungswinkels des Lineals den maximalen Winkel, bei dem der Block noch ruht.
4. Messen Sie die Länge der Basis des Lineals und die Höhe des Lineals.
5. Berechnen Sie den Wert des Gleitreibungskoeffizienten von Holz auf Holz mit der Formel:

6. Berechnen Sie den Messfehler.
7. Fazit.

Versuchsdaten.

Wir haben die Höhe des Anstiegs und die Länge der Basis des Lineals gemessen.

1. Der Reibungskoeffizient beträgt 0,3.
2. Der Messfehler beträgt 0,0016.

2. Messung Gleitreibungskoeffizient, durch das Umkippen des Blocks

Ausrüstung: Holzklotz, Holzlineal vom Tribometer, Faden, Schülerlineal.

Die Reihenfolge der Arbeit.

Theoretische Begründung: Legen Sie einen Block, an dessen Längskante ein Faden befestigt ist, auf die horizontale Tischfläche und ziehen Sie ihn am Faden. Wenn der Faden tief über der Tischoberfläche befestigt ist, gleitet der Block. Ab einer bestimmten Höhe h des Punktes A der Fadenbefestigung wirft die Spannkraft des Fadens F den Block um.

Gleichgewichtsbedingungen für diesen Fall relativ zum Punkt – dem Kippwinkel:

Fh – mga/2 = 0;

Nach Newtons II-Gesetz: F – Ftr = 0;

Verarbeitung der Ergebnisse.

4. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung.

Experimentelle Berechnung.

a = 45 ± 1 mm, H= 80 ± 1 mm.

1. Der Reibungskoeffizient beträgt 0,28.
2. Der instrumentelle Messfehler beträgt 0,0098.

3. Messung Gleitreibungskoeffizient mit einem Bleistift ermitteln.

Ausrüstung: Bleistift, Holzlineal von einem Tribometer, Schülerlineal.

Die Reihenfolge der Arbeit.

Theoretische Begründung: Legen Sie einen Bleistift senkrecht auf den Tisch, drücken Sie ihn, neigen Sie ihn und beobachten Sie das Muster seines Falles. Bei kleinen Neigungswinkeln zur Vertikalen verrutscht der Bleistift nicht relativ zur Tischoberfläche, unabhängig von der Größe der Kraft, die ihn gegen den Tisch drückt. Abhängig von der Reibungskraft beginnt das Gleiten ab einem bestimmten kritischen Winkel.

Wir schreiben das zweite Newtonsche Gesetz in Projektionen auf die Koordinatenachsen in einem Neigungswinkel gleich dem kritischen. (Wir vernachlässigen die auf den Bleistift wirkende Schwerkraft mg im Vergleich zur großen Kraft F).

Verarbeitung der Ergebnisse:

1. Berechnen Sie den Gleitreibungskoeffizienten zwischen Holz und Holz anhand der Formel.
2. Bestimmen Sie den Messfehler.
3. Notieren Sie die erhaltene Antwort unter Berücksichtigung der Messfehler.
4. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung.

Experimentelle Berechnung.

1. Verarbeitung der Ergebnisse

α = 30 0 ,

µ= tan α = Sina/Cosa

1. Der Reibungskoeffizient beträgt 0,58.

III. Fazit des Workshops:

Die Gleitreibungskraft hängt ab von:

a) Von der Art der Reibflächen.
b) Von der Rauheit der Reibflächen.
c) Direkt proportional zur Druckkraft.
d) Der Gleitreibungskoeffizient bei der gegenseitigen Bewegung eines Körpers auf einer Oberfläche ist ein konstanter Wert, der nicht von der Normaldruckkraft abhängt.
e) Je größer die Oberflächenrauheit, desto größer der Reibungskoeffizient.

Definition

Reibungskraft bezeichnet die Kraft, die bei der Relativbewegung (oder dem Versuch, sich zu bewegen) von Körpern auftritt und das Ergebnis des Widerstands gegen die Bewegung der Umgebung oder anderer Körper ist.

Reibungskräfte entstehen, wenn sich berührende Körper (oder deren Teile) relativ zueinander bewegen. In diesem Fall wird die Reibung, die bei der Relativbewegung berührender Körper auftritt, als extern bezeichnet. Die Reibung, die zwischen Teilen eines festen Körpers (Gas, Flüssigkeit) auftritt, wird als intern bezeichnet.

Die Reibungskraft ist ein Vektor, dessen Richtung entlang der Tangente an die Reibflächen (Schichten) verläuft. Darüber hinaus zielt diese Kraft darauf ab, der relativen Verschiebung dieser Oberflächen (Schichten) entgegenzuwirken. Wenn sich also zwei Flüssigkeitsschichten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit übereinander bewegen, dann ist die Kraft, die auf die sich mit höherer Geschwindigkeit bewegende Schicht ausgeübt wird, in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung gerichtet. Die Kraft, die auf die Schicht wirkt, die sich mit geringerer Geschwindigkeit bewegt, ist entlang der Bewegung gerichtet.

Arten der Reibung

Die Reibung, die zwischen den Oberflächen von Festkörpern auftritt, wird als trocken bezeichnet. Es tritt nicht nur auf, wenn Oberflächen gleiten, sondern auch, wenn versucht wird, Oberflächen in Bewegung zu versetzen. In diesem Fall entsteht eine Haftreibung. Äußere Reibung, die zwischen sich bewegenden Körpern auftritt, wird als kinematisch bezeichnet.

Die Gesetze der Trockenreibung besagen, dass die maximale Haftreibungskraft und die Gleitreibungskraft nicht von der Fläche der Kontaktflächen der sich berührenden Reibungskörper abhängen. Diese Kräfte sind proportional zum Modul der normalen Druckkraft (N), die auf die Reibflächen drückt:

wo ist der dimensionslose Reibungskoeffizient (Ruhe oder Gleiten). Dieser Koeffizient hängt von der Art und Beschaffenheit der Oberflächen der Reibkörper ab, beispielsweise vom Vorhandensein von Rauheit. Tritt Reibung durch Gleiten auf, ist der Reibungskoeffizient eine Funktion der Geschwindigkeit. Sehr oft wird anstelle des Reibungskoeffizienten der Reibungswinkel verwendet, der gleich ist:

Der Winkel ist gleich dem minimalen Neigungswinkel der Ebene zum Horizont, bei dem ein auf dieser Ebene liegender Körper unter dem Einfluss der Schwerkraft zu gleiten beginnt.

Als genauer gilt das Reibungsgesetz, das die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen reibender Körper berücksichtigt:

wobei S die gesamte Kontaktfläche der Körper ist, p 0 der zusätzliche Druck ist, der durch die Kräfte der molekularen Anziehung verursacht wird, und der wahre Reibungskoeffizient ist.

Die Reibung zwischen einem Feststoff und einer Flüssigkeit (oder einem Gas) wird als viskos (Flüssigkeit) bezeichnet. Die Kraft der viskosen Reibung wird gleich Null, wenn die Geschwindigkeit der Relativbewegung der Körper Null wird.

Wenn sich ein Körper in einer Flüssigkeit oder einem Gas bewegt, treten Widerstandskräfte des Mediums auf, die deutlich größer werden können als die Reibungskräfte. Die Größe der Gleitreibungskraft hängt von der Form, Größe und Beschaffenheit der Körperoberfläche, der Geschwindigkeit des Körpers relativ zum Medium und der Viskosität des Mediums ab. Bei nicht sehr hohen Geschwindigkeiten wird die Reibungskraft nach folgender Formel berechnet:

wobei das Minuszeichen bedeutet, dass die Reibungskraft eine Richtung hat, die der Richtung des Geschwindigkeitsvektors entgegengesetzt ist. Mit zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit von Körpern in einem viskosen Medium wird das lineare Gesetz (4) quadratisch:

Die Koeffizienten und hängen maßgeblich von der Form, Größe, Beschaffenheit der Körperoberflächen und der Viskosität des Mediums ab.

Darüber hinaus wird die Rollreibung unterschieden. In erster Näherung wird die Rollreibung nach der Formel berechnet:

wobei k der Rollreibungskoeffizient ist, der die Längendimension hat und vom Material der berührten Körper, der Qualität der Oberflächen usw. abhängt. N ist die normale Druckkraft, r ist der Radius des Rollkörpers.

Einheiten der Reibungskraft

Die grundlegende Maßeinheit der Reibungskraft (wie jeder anderen Kraft) im SI-System ist: [P]=H

In GHS: [P]=din.

Beispiele für Problemlösungen

Beispiel

Übung. Ein kleiner Körper liegt auf einer horizontalen Scheibe. Die Scheibe dreht sich mit Winkelgeschwindigkeit um eine Achse, die durch ihren Mittelpunkt senkrecht zur Ebene verläuft. In welchem ​​Abstand vom Scheibenmittelpunkt kann sich ein Körper im Gleichgewicht befinden, wenn der Reibungskoeffizient zwischen Scheibe und Körper gleich ist?

Lösung. Lassen Sie uns in Abb. 1 die Kräfte darstellen, die auf einen Körper wirken, der sich auf einer rotierenden Scheibe befindet.

Gemäß dem zweiten Newtonschen Gesetz gilt:

In der Projektion auf die Y-Achse aus Gleichung (1.1) erhalten wir:

In der Projektion auf die X-Achse ergibt sich:

wobei die Beschleunigung der Bewegung eines kleinen Körpers betragsmäßig gleich der Normalkomponente der Gesamtbeschleunigung ist. Wir finden die Kraft der Ruhe als:

Berücksichtigen wir den Ausdruck (1.2), dann haben wir:

Setzen wir die rechten Seiten der Ausdrücke (1.3) und (1.5) gleich:

wo sich der kleine Körper (da er auf der Scheibe ruht) mit einer Geschwindigkeit bewegt, die gleich ist.