Laboratoriotyö nro 3 “Mittaus kerroin liukukitka"

Työn tarkoitus: löytää puupalkin kitkakerroin, joka liukuu puuviivainta pitkin, kaavalla F tr = = μР. Dynamometrin avulla määritetään voima, jolla on tarpeen vetää lohkoa, jolla on kuormitus vaakasuoralla pinnalla, niin, että se liikkuu kohtuullisesti. Tämä voima on suuruudeltaan yhtä suuri kuin lohkoon vaikuttava kitkavoima F tr. Samalla dynamometrillä voit selvittää kuorman kanssa lohkon painon. Tämä paino on moduuliltaan yhtä suuri kuin lohkon tavallisen paineen N voima, jolla se liukuu. Kun olet määrittänyt tällä tavalla kitkavoiman arvot tavallisen paineen voiman eri arvoilla, sinun on rakennettava kaavio F tr:n riippuvuudesta P: stä ja löytö keskiarvo kitkakerroin(katso työ nro 2).

Kitkakerroin - Fysiikka kokeissa ja kokeissa

Tämän työn tärkein mittauslaite on dynamometri. Dynamometrin virhe Δ d =0,05 N. Se on yhtä suuri kuin mittausvirhe, jos osoitin osuu asteikkoviivaan. Jos osoitin ei ole mittausprosessin aikana yhteneväinen asteikkoviivan kanssa (tai vaihtelee), niin voimamittauksen virhe on yhtä suuri kuin ΔF = 0,1 N.

Mittausvälineet: dynamometri.

Materiaalit: 1) puuharkko; 2) puinen viivain; 3) joukko painoja.

Työjärjestys.

1. Aseta lohko vaakasuoralle puuviivaimelle. Aseta paino lohkon päälle.

2. Kun dynamometri on kiinnitetty lohkoon, vedä sitä mahdollisimman maltillisesti viivainta pitkin. Mittaa samalla dynamometrin lukema.

3. Punnitse lohko ja paino.

4. Lisää 2. ja 3. paino ensimmäiseen painoon punnitsemalla lohko ja painot joka kerta ja mittaamalla kitkavoiman.

Täytä taulukko mittaustulosten perusteella:

5. Piirrä mittaustulosten perusteella kitkavoiman riippuvuus painevoimasta ja määritä sen avulla keskiarvo kerroin kitka μ avg (katso työ nro 2).

6. Laske kitkakertoimen mittauksen suurin suhteellinen virhe. Koska.

(katso työn nro 2 kaava (1).

Kaavasta (1) seuraa, että kitkakerroin mitattiin suuremmalla virheellä kokeessa yhdellä kuormalla (koska tässä tapauksessa nimittäjillä on pienempi arvo).

7. Etsi absoluuttinen virhe.

ja kirjoita vastaus näin:

Puuviivainta pitkin liukuvan puukappaleen liukukitkakerroin on löydettävä.

Liukuva kitkavoima.

missä N on tukireaktio; μ - co.

liukukitkakerroin, josta μ=F tr /N;

Kitkavoiman moduuli on yhtä suuri kuin liukupinnan suuntainen voima, jota tarvitaan lohkon tasaiseen liikkumiseen kuorman kanssa. Tuen reaktiomoduuli on yhtä suuri kuin lohkon paino kuorman kanssa. Molemmat voimat mitataan kouludynamometrillä. Kun lohkoa siirretään viivainta pitkin, on tärkeää saavuttaa tasainen liike, jotta dynamometrin lukemat pysyvät ennallaan ja ne löytyvät tarkemmin.

Lohkon paino kuormalla R, N.

Lasketaan suhteellinen virhe:

Voidaan nähdä, että pieni suhteellinen virhe tulee olemaan kokeessa minimikuormalla, koska nimittäjä on pienempi.

Lasketaan absoluuttinen virhe.

Kokeiden tuloksena saatu liukukitkakerroin voidaan kirjoittaa seuraavasti: μ = 0,35 ± 0,05.

Valitse se hiirellä ja paina CTRL ENTER.

Suuri kiitos kaikille, jotka auttavat parantamaan sivustoa! =)

Abstraktit

Kuinka löytää voimaa liukuva kitka f kitkakaava. Kitkavoiman kaava. Se on aina olemassa, koska ei ole olemassa täysin sileitä vartaloja. Etsi kitkavoima. Kuinka löytää kitkakerroin Kitkakerroin. Kitkavoiman löytäminen. Kitkavoiman kaava. Auton osat ilman voitelua Ennen löytö kitkavoima, kitkakerroin. Kitkavoima. Kitkavoima, kuten lähes kaikissa tapauksissa, on suunnilleen voima liukuva kitka Voi. KITKAKERROIN Mikä on KITKAKERROIN? Jos merkitsemme esineen painoa N:ksi ja KITKAkertoimeksi m, loput määräävät voiman. Kitkakerroin Etu pakottaa täytyy voittaa eri paksuus - miten. Laboratoriotyö nro 3 ”Kitkakertoimen mittaus. GDZ laboratoriotyölle nro 3 “Kitkakertoimen mittaaminen mahdollisimman pakottaa kitka. Vastaukset | Lab. Kertoimen määrittäminen kitka Kuten viivaimen käyttäminen, painovoima suunnissa. Jos kitkaa ei olisi, näyttäisi siltä, ​​että otamme huomioon kitkakerroin Laskemme normaalivoiman f.

Liuku: Ftr = mN, missä m on liukukitkakerroin, N on tukireaktiovoima, N. Vaakasuoraa tasoa pitkin liukuvalle kappaleelle N = G = mg, missä G on kappaleen paino, N; m – ruumiinpaino, kg; g – vapaan pudotuksen kiihtyvyys, m/s2. Tietyn materiaaliparin mittattoman kertoimen m arvot on annettu hakuteoksessa. Tietäen kehon ja muutaman materiaalin massan. liukuvat toisiinsa nähden, etsi kitkavoima.

Tapaus 2. Tarkastellaan kappaletta, joka liukuu vaakasuoraa pintaa pitkin ja liikkuu tasaisella kiihtyvyydellä. Siihen vaikuttaa neljä voimaa: voima, joka saa kehon liikkeelle, painovoima, tukireaktiovoima ja liukukitkavoima. Koska pinta on vaakasuora, tuen reaktiovoima ja painovoima suuntautuvat samaa suoraa pitkin ja tasapainottavat toisiaan. Siirtymä kuvataan yhtälöllä: Fdv - Ftr = ma; missä Fdv on kehon liikkeelle panevan voiman moduuli, N; Ftr – kitkavoimamoduuli, N; m – ruumiinpaino, kg; a – kiihtyvyys, m/s2. Kun tiedät massan, kehon kiihtyvyyden ja siihen vaikuttavan voiman arvot, löydä kitkavoima. Jos näitä arvoja ei ole määritetty suoraan, katso, onko tilassa dataa, josta nämä arvot löytyvät.

Esimerkki ongelmasta 1: Pinnalla makaavaan 5 kg:n kappaleeseen kohdistetaan 10 N:n voima. Tämän seurauksena lohko liikkuu tasaisesti kiihdytettynä ja ohittaa 10:ssä 10:ssä. Etsi liukukitkavoima.

Lohkon liikkeen yhtälö on: Fdv - Ftr = ma. Kappaleen polku tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä saadaan yhtälöstä: S = 1/2at^2. Tästä voit määrittää kiihtyvyyden: a = 2S/t^2. Korvaa nämä ehdot: a = 2*10/10^2 = 0,2 m/s2. Etsi nyt kahden voiman resultantti: ma = 5*0,2 = 1 N. Laske kitkavoima: Ftr = 10-1 = 9 N.

Tapaus 3. Jos vaakapinnalla oleva kappale on levossa tai liikkuu tasaisesti, voimat ovat Newtonin toisen lain mukaan tasapainossa: Ftr = Fdv.

Esimerkki ongelmasta 2: tasaiselle pinnalle sijoittuneelle 1 kg:n lohkolle ilmoitettiin, minkä seurauksena se kulki 10 metriä 5 sekunnissa ja pysähtyi. Määritä liukukitkavoima.

Kuten ensimmäisessä esimerkissä, lohkon liukuvoimaan vaikuttavat liikevoima ja kitkavoima. Tämän iskun seurauksena keho pysähtyy, ts. tasapaino tulee. Lohkon liikeyhtälö: Ftr = Fdv. Tai: N*m = ma. Lohko liukuu tasaisella kiihtyvyydellä. Laske sen kiihtyvyys tehtävän 1 tapaan: a = 2S/t^2. Korvaa arvot ehdosta: a = 2*10/5^2 = 0,8 m/s2. Etsi nyt kitkavoima: Ftr = ma = 0,8 * 1 = 0,8 N.

Tapaus 4. Kaltevaa tasoa pitkin spontaanisti liukuvaan kappaleeseen vaikuttaa kolme voimaa: painovoima (G), tukireaktiovoima (N) ja kitkavoima (Ftr). Painovoima voidaan kirjoittaa seuraavassa muodossa: G = mg, N, missä m on ruumiinpaino, kg; g – vapaan pudotuksen kiihtyvyys, m/s2. Koska nämä voimat eivät ole suunnattu yhtä suoraa pitkin, kirjoita liikeyhtälö vektorimuodossa.

Lisäämällä voiman N ja mg suunnikassäännön mukaan, saadaan resultanttivoima F’. Kuvasta voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset: N = mg*cosα; F' = mg*sinα. Missä α on tason kaltevuuskulma. Kitkavoima voidaan kirjoittaa kaavalla: Ftr = m*N = m*mg*cosα. Liikeyhtälö on muodossa: F’-Ftr = ma. Tai: Ftr = mg*sinα-ma.

Tapaus 6. Kappale liikkuu tasaisesti kaltevaa pintaa pitkin. Tämä tarkoittaa, että Newtonin toisen lain mukaan järjestelmä on tasapainossa. Jos liukuminen on spontaania, kehon liike noudattaa yhtälöä: mg*sinα = Ftr.

Jos kehoon kohdistetaan lisävoima (F), joka estää tasaisesti kiihtyvän liikkeen, liikkeen lauseke on muotoa: mg*sinα–Ftr-F = 0. Täältä löydät kitkavoiman: Ftr = mg*sinα- F.

Kitka on fyysinen prosessi, jota ilman liike itse ei voisi olla olemassa maailmassamme. Fysiikassa kitkavoiman itseisarvon laskemiseksi on tiedettävä erityinen kerroin tarkasteltaville hankauspinnoille. Tämä artikkeli vastaa tähän kysymykseen.

Kitka fysiikassa

Ennen kuin vastaat kysymykseen kitkakertoimen löytämisestä, on pohdittava, mikä kitka on ja mikä voima sille on ominaista.

Fysiikassa on kolme tyyppiä tätä prosessia, joka tapahtuu kiinteiden esineiden välillä. Tämä liukuu ja rullaa. Staattista kitkaa syntyy aina, kun ulkoinen voima yrittää liikuttaa esinettä. Liukukitka, kuten nimestä voi päätellä, tapahtuu, kun yksi pinta liukuu toisen yli. Lopuksi vierintäkitka ilmenee, kun pyöreä esine (pyörä, pallo) vierii jollain pinnalla.

Kaikkia tyyppejä yhdistää se, että ne estävät kaiken liikkeen ja niiden voimien kohdistamispiste on kahden esineen pintojen kosketusalueella. Lisäksi kaikki nämä tyypit muuttavat mekaanista energiaa lämmöksi.

Liukuvien ja staattisten kitkavoimien syyt ovat hankaavien pintojen mikroskooppisen mittakaavan karheus. Lisäksi nämä tyypit johtuvat dipoli-dipolista ja muunlaisista atomien ja molekyylien välisistä vuorovaikutuksista, jotka muodostavat hankauskappaleita.

Vierintäkitkan syy liittyy elastisen muodonmuutoksen hystereesiin, joka ilmenee vierintäkappaleen ja pinnan kosketuspisteessä.

Kitkavoima ja kitkakerroin

Kaikki kolme kiinteän kitkavoiman tyyppiä kuvataan lausekkeilla, joilla on sama muoto. Annetaan se:

Tässä N on voima, joka vaikuttaa kohtisuoraan kehon pintaan nähden. Sitä kutsutaan maareaktioksi. Arvoa µ t kutsutaan vastaavan kitkatyypin kertoimeksi.

Liuku- ja staattisen kitkan kertoimet ovat mitoimattomia suureita. Tämä voidaan ymmärtää tarkastelemalla kitkavoiman ja kitkakertoimen yhtäläisyyttä. Yhtälön vasen puoli ilmaistaan ​​newtoneina, oikea puoli myös newtoneina, koska suure N on voima.

Mitä tulee vierintäkitkaan, sen kerroin on myös dimensioton suure, mutta se määritellään elastisen muodonmuutoksen lineaarisen ominaisuuden suhteena vierintäkappaleen säteeseen.

On sanottava, että liuku- ja staattisten kitkakertoimien tyypilliset arvot ovat yksikön kymmenesosia. Tämä kerroin vastaa yksikön sadasosia ja tuhannesosia.

Kuinka löytää kitkakerroin?

Kerroin µt riippuu useista tekijöistä, joita on vaikea ottaa matemaattisesti huomioon. Listataanpa joitain niistä:

• hankauspintojen materiaali;
• pintakäsittelyn laatu;
• lian, veden jne. läsnäolo;
• pintalämpötilat.

Siksi µ t:lle ei ole kaavaa, ja se on mitattava kokeellisesti. Ymmärtääksesi kuinka kitkakerroin löydetään, se tulisi ilmaista F t:n kaavasta. Meillä on:

Osoittautuu, että µ t:n tuntemiseksi on tarpeen löytää tuen kitkavoima ja reaktio.

Vastaava koe suoritetaan seuraavasti:

1. Otetaan esimerkiksi puusta valmistettu runko ja kone.
2. Kiinnitä dynamometri runkoon ja liikuta sitä tasaisesti pinnan yli.

Tässä tapauksessa dynamometri näyttää tietyn voiman, joka on yhtä suuri kuin F t. yhtä suuri kuin kehon paino vaakatasossa.

Kuvatun menetelmän avulla voit ymmärtää, mikä on staattisen ja liukuvan kitkan kerroin. Samalla tavalla voit kokeellisesti määrittää µ t -vierityksen.

Toinen kokeellinen menetelmä µ t:n määrittämiseksi on esitetty tehtävän muodossa seuraavassa kappaleessa.

Tehtävä laskea µt

Puupalkki on lasipinnalla. Pintaa asteittain kallistamalla todettiin, että palkin liukuminen alkaa 15 o:n kaltevuuskulmasta. Mikä on puu-lasi-parin staattinen kitkakerroin?

Kun palkki oli kaltevassa tasossa 15 o kulmassa, sen lepokitkavoimalla oli maksimiarvo. Se on yhtä suuri kuin:

Voima N määritetään kaavalla:

Käyttämällä kaavaa µ t:lle, saamme:

ut = Ft/N = m*g*sin(a)/(m*g*cos(a)) = tan(a).

Korvaamalla kulman α saadaan vastaus: µ t = 0,27.

(Lomakoulutunti 8-9 luokkalaisille)

• Opiskelijoiden henkisen toiminnan aktivointi.
• Yleistyneen kyvyn muodostuminen suorittaa fyysisiä mittauksia.
• Muodostetaan yleinen kyky suorittaa fysikaalisten lakien kokeellista todentamista.
• Muodostuu kyky systematisoida saatuja tuloksia taulukon muodossa, kyky tehdä johtopäätöksiä kokeen perusteella.

Työpajan järjestäminen: Kaikki työpajaan osallistuvat opiskelijat jaetaan ryhmiin. Jokainen opiskelijaryhmä saa tehtävän, jossa on lyhyt kuvaus työstä.

Työn valmistuttua opiskelijan tulee kirjoittaa raportti. Raportti koostuu taulukosta, laskelmasta halutusta arvosta ja sen virheestä sekä johtopäätöksestä työstä.

Edistyminen

I. Opettajan avauspuhe:

Jos asetat lohkon vaakasuoralle pinnalle ja kohdistat siihen riittävän voiman vaakasuunnassa, lohko alkaa liikkua. On helppo havaita, että tässä tapauksessa lohkoon vaikuttaa neljä voimaa: pystysuunnassa – painovoima P ja tuen reaktiovoima Q, suuruudeltaan yhtä suuri ja suunnaltaan vastakkainen; vaakasuunnassa – vetovoima F ja kitkavoiman vastakkaiseen suuntaan Fmp.

Jotta lohko liikkuisi tasaisesti ja suorassa linjassa, vetovoiman moduulin on oltava yhtä suuri kuin kitkavoiman moduuli.

Kitkavoiman mittausmenetelmä perustuu tähän. Lohkoon tulee kohdistua vetovoima, joka ylläpitää tämän kappaleen tasaista lineaarista liikettä. Tätä vetovoimaa käytetään kitkavoimamoduulin määrittämiseen.

II. Työpaja.

Tehtävä ryhmään I.

Määritä liukukitkakerroin, kun kappale liikkuu vaakasuoraa pöytäpintaa pitkin.

Laitteet: tribometri, puinen viivain, puinen lohko, jossa on kolme reikää; dynamometri; sarja mekaanisia painoja.

Työmääräys .

1. Laske dynamometrin asteikon jaon arvo.
2. Mittaa lohkon paino dynamometrillä. Kirjaa mittaustulos taulukkoon.
3. Mittaa pöydällä olevan lohkon liukukitkavoima painoilla. Voit tehdä tämän siirtämällä lohkoa painoineen tasaisesti pöydän poikki dynamometrin avulla.
4. Merkitse mittaustulos taulukkoon.
5. Kuormaamalla lohkoa yhdellä, kahdella tai kolmella painolla, mittaa kussakin tapauksessa kitkavoima. Syötä tiedot taulukkoon.
6. Laske liukukitkakerroin
7. Määritä kitkakertoimen instrumentaalinen virhe.
8. Vetää johtopäätös.

On helppo varmistaa, että vaakasuuntaista pintaa pitkin liikkuvan kappaleen normaalipainevoima on yhtä suuri kuin tähän kappaleeseen vaikuttava painovoima: N = P. Tämän avulla voimme laskea kitkakertoimen:

Dynamometrin asteikon jakohinta, c.d. = 0,1 N.

1. Määritimme dynamometrillä kappaleen painon ja kuorman ja kirjasimme sen taulukkoon.

2. Siirtämällä lohkoa tasaisesti puuviivainta pitkin määritimme vetovoiman, joka on yhtä suuri kuin kitkavoima. Merkimme sen arvon taulukkoon.

3. Määritimme kitkakertoimen kullekin kitkavoiman mittaukselle ja syötimme ne taulukkoon.

4. Määritti mittausvirheen kullekin kitkavoimakertoimen arvolle.

1. Kitkakerroin on 0,2.
2. Instrumentaalinen mittausvirhe on 0,06.
3. Liukukitkakerroin kappaleen keskinäisen liikkeen aikana pöydän pintaa pitkin on vakioarvo, joka ei riipu normaalipaineen voimasta.

2. Vertaa staattisen, liuku- ja vierintäkitkakerrointa. Vetää johtopäätös.

Laitteet: dynamometri, puupalikka, painot kahdella koukulla - 2 kpl, pyöreät lyijykynät - 2 kpl.

Työjärjestys.

2. Mittaa lohkon paino kahdella kuormalla dynamometrillä. Kirjoita painonmittaustulos muistikirjaasi.

3. Mittaa lohkon suurin staattinen kitkavoima pöydälle. Aseta tämä lohko pöydälle ja kaksi painoa lohkon päälle; Kiinnitä dynamometri lohkoon ja aseta lohko painojen kanssa liikkeelle. Kirjataan dynamometrin lukemat, jotka vastaavat kappaleen liikkeen alkua.

4. Mittaa lohkon liukukitkavoima pöydällä olevilla painoilla. Voit tehdä tämän siirtämällä lohkoa painoineen tasaisesti pöydän poikki dynamometrin avulla. Kirjoita voimanmittauksen tulos muistikirjaasi.

5. Mittaa lohkon vierimisen kitkavoima pöydällä. Aseta tätä varten lohko kahdella painolla kahden pyöreän lyijykynän päälle ja siirrä lohko tasaisesti pöydän poikki dynamometrillä. Kirjoita voimanmittauksen tulos muistikirjaasi.

6. Tee johtopäätös siitä, kumpi voima on suurempi:
a) ruumiinpaino tai suurin staattinen kitkavoima?
b) suurin staattinen kitkavoima vai liukukitkavoima?
c) liukukitkavoima vai vierintäkitkavoima?

7. Vertaa staattisen kitkan, liukukitkan ja vierintäkitkakerrointa.

a) Rungon paino on suurempi kuin suurin staattinen kitkavoima.

b) Suurin staattinen kitkavoima on suurempi kuin liukukitkavoima.

c) Liukukitkavoima on suurempi kuin vierintäkitkavoima.

d) Vakiopainolla kitkakertoimella on pienin arvo kehon rullattaessa ja suurin sen ollessa levossa.

3. Määritä liukukitkakerroin, kun lohko liikkuu kumin, kiillottamattoman puukaistaleen tai hiekkapaperin pintaa pitkin.

Laitteet: dynamometri, puupalikka, painot kahdella koukulla - 2 kpl, pala linoleumia, hiomaton puukaistale, hiekkapaperi.

Työjärjestys.

1. Laske dynamometrin asteikon jaon arvo.
2. Mittaa lohkon paino dynamometrillä. Kirjaa mittaustulos taulukkoon.
3. Mittaa lohkon liukukitkavoima painoilla kumipinnalta, hiomattomalla puuviivaimella ja hiekkapaperin pinnalta. Voit tehdä tämän siirtämällä lohkoa painoineen tasaisesti pöydän poikki dynamometrin avulla. Merkitse mittaustulos taulukkoon.
4. Laske liukukitkakerroin.
5. Tee johtopäätös.

Dynamometrin asteikon jakoarvo, c.d = 0,1 N.

1. Kitkavoima:

a) riippuu hankauspintojen tyypistä.
b) riippuu hankauspintojen karheudesta.
c) mitä suurempi pinnan karheus, sitä suurempi kitkakerroin.

2. Tapoja lisätä tai vähentää liukukitkavoimaa:

Lisää: lisää hankauspintojen karheutta, kaada hiukkasia (lastuja, sahanpurua, hiekkaa) hankauspintojen väliin.

Vähennä: hionta, hankauspintojen kiillotus, voiteluaineen levittäminen.

Ryhmätehtävä II.

Liukukitkakertoimen mittaaminen kaltevalla tasolla

Laitteet: puinen viivain tribometristä, puupalikka, mittaviiva, kolmijalka.

Työmääräys.

1. Kiinnitä viivain vinosti pöytään jalustaan.
2. Aseta lohko vinosti kiinnitetylle puiselle viivaimelle.
3. Muuttamalla viivaimen kaltevuuskulmaa, etsi maksimikulma, jossa lohko on vielä levossa.
4. Mittaa viivaimen pohjan pituus ja viivaimen nousun korkeus.
5. Laske puun liukukitkakertoimen arvo puulle kaavalla:

6. Laske mittausvirhe.
7. Johtopäätös.

Kokeellinen data.

Mittasimme viivaimen nousun korkeuden ja pohjan pituuden.

1. Kitkakerroin on 0,3.
2. Mittausvirhe on 0,0016.

2. Mittaus liukukitkakerroin lohkon kaatumisen kautta

Laitteet: puupalikka, puinen viivain tribometristä, lanka, opiskelijaviivain.

Työjärjestys.

Teoreettinen perustelu: Aseta pöydän vaakasuoralle pinnalle lohko, jonka pitkään reunaan on sidottu lanka, ja vedä sitä langasta. Jos lanka kiinnitetään matalalle pöydän pinnan yläpuolelle, lohko liukuu. Tietyllä kierrekiinnityksen pisteen A korkeudella h kierteen F jännitysvoima kaataa kappaleen.

Tasapainoolosuhteet tässä tapauksessa suhteessa pisteeseen - kaatumiskulma:

Fh – mga/2 = 0;

Newtonin II lain mukaan: F – Ftr = 0;

Tulosten käsittely.

4. Tee johtopäätös.

Kokeellinen laskelma.

a = 45 ± 1 mm, h= 80 ± 1 mm.

1. Kitkakerroin on 0,28.
2. Instrumentaalinen mittausvirhe on 0,0098.

3. Mittaus liukukitkakerroin kynällä.

Laitteet: lyijykynä, puinen viivain tribometristä, opiskelijaviivain.

Työjärjestys.

Teoreettinen perustelu: Aseta kynä pystysuoraan pöydälle, paina sitä, kallista sitä ja tarkkaile sen putoamiskuviota. Pienissä kaltevuuskulmissa pystysuoraan nähden lyijykynä ei luista pöydän pintaan nähden riippumatta siitä, kuinka suuri voima painaa sitä pöytää vasten. Liukuminen alkaa tietystä kriittisestä kulmasta, riippuen kitkavoimasta.

Newtonin toinen laki kirjoitetaan projektioissa koordinaattiakseleille kaltevuuskulmalla, joka on yhtä suuri kuin kriittinen kulma. (Laittaa kynään vaikuttavan painovoiman mg verrattuna suureen voimaan F).

Tulosten käsittely:

1. Laske puun ja puun välinen liukukitkakerroin kaavalla.
2. Määritä mittausvirhe.
3. Kirjoita muistiin saatu vastaus mittausvirheet huomioiden.
4. Tee johtopäätös.

Kokeellinen laskelma.

1. Tulosten käsittely

α = 30 0 ,

µ = rusketus α = sina/cosa

1. Kitkakerroin on 0,58.

III. Yhteenveto työpajasta:

Liukukitkavoima riippuu:

a) Hankauspintojen tyypistä riippuen.
b) Hankaavien pintojen karheudesta.
c) Suoraan verrannollinen painevoimaan.
d) Liukukitkakerroin kappaleen keskinäisen liikkeen aikana pinnalla on vakioarvo, joka ei riipu normaalipaineen voimasta.
e) Mitä suurempi pinnan karheus, sitä suurempi on kitkakerroin.

Määritelmä

Kitkavoima kutsutaan voimaksi, joka esiintyy kappaleiden suhteellisen liikkeen (tai liikeyrityksen) aikana ja joka on seurausta ympäristön tai muiden kappaleiden liikkeen vastustamisesta.

Kitkavoimat syntyvät, kun koskettavat kappaleet (tai niiden osat) liikkuvat suhteessa toisiinsa. Tässä tapauksessa kitkaa, joka ilmenee koskettavien kappaleiden suhteellisen liikkeen aikana, kutsutaan ulkoiseksi. Kitkaa, joka tapahtuu yhden kiinteän kappaleen osien (kaasu, neste) välillä, kutsutaan sisäiseksi.

Kitkavoima on vektori, jolla on suunta hankauspintojen (kerrosten) tangenttia pitkin. Lisäksi tämä voima on suunnattu vastustamaan näiden pintojen (kerrosten) suhteellista siirtymää. Joten jos kaksi nestekerrosta liikkuu toistensa päällä liikkuessaan eri nopeuksilla, niin suuremmalla nopeudella liikkuvaan kerrokseen kohdistuva voima suunnataan liikettä vastakkaiseen suuntaan. Hitaammalla nopeudella liikkuvaan kerrokseen vaikuttava voima suuntautuu liikettä pitkin.

Kitkan tyypit

Kiinteiden aineiden pintojen välistä kitkaa kutsutaan kuivaksi. Sitä ei tapahdu vain pintojen liukuessa, vaan myös yritettäessä saada pintoja liikkumaan. Tässä tapauksessa syntyy staattinen kitkavoima. Liikkuvien kappaleiden välillä esiintyvää ulkoista kitkaa kutsutaan kinemaattiseksi.

Kuivakitkan lait sanovat, että staattisen kitkan maksimivoima ja liukukitkavoima eivät riipu kitkalle alttiina olevien kosketuspintojen pinta-alasta. Nämä voimat ovat verrannollisia normaalipainevoiman (N) moduuliin, joka puristaa hankauspintoja:

missä on mittaton kitkakerroin (lepo- tai liukumiskerroin). Tämä kerroin riippuu hankauskappaleiden pintojen luonteesta ja kunnosta, esimerkiksi karheudesta. Jos kitkaa syntyy liukumisen seurauksena, niin kitkakerroin on nopeuden funktio. Melko usein kitkakertoimen sijasta käytetään kitkakulmaa, joka on yhtä suuri:

Kulma on yhtä suuri kuin tason pienin kaltevuuskulma horisonttiin nähden, jossa tällä tasolla oleva kappale alkaa liukua painovoiman vaikutuksesta.

Kitkalakia pidetään tarkempana, mikä ottaa huomioon kitkan kohteena olevien kappaleiden molekyylien väliset vetovoimat:

missä S on kappaleiden kokonaiskosketuspinta-ala, p 0 on molekyylien vetovoimien aiheuttama lisäpaine ja todellinen kitkakerroin.

Kitkaa kiinteän aineen ja nesteen (tai kaasun) välillä kutsutaan viskoosiksi (nesteeksi). Viskoosikitkavoima tulee yhtä suureksi kuin nolla, jos kappaleiden suhteellisen liikkeen nopeus on nolla.

Kun kappale liikkuu nesteessä tai kaasussa, ilmaantuu väliaineen vastusvoimia, jotka voivat kasvaa merkittävästi kitkavoimia suuremmiksi. Liukukitkavoiman suuruus riippuu kappaleen pinnan muodosta, koosta ja kunnosta, kappaleen nopeudesta suhteessa väliaineeseen sekä väliaineen viskositeetista. Ei kovin suurilla nopeuksilla kitkavoima lasketaan kaavalla:

jossa miinusmerkki tarkoittaa, että kitkavoiman suunta on päinvastainen kuin nopeusvektorin suunta. Kun kappaleiden liikkumisnopeus viskoosissa väliaineessa kasvaa, lineaarisesta laista (4) tulee neliö:

Kertoimet ja ovat merkittävästi riippuvaisia ​​kappaleiden muodosta, koosta, pintojen tilasta ja väliaineen viskositeetista.

Lisäksi vierintäkitka erotetaan ensimmäisenä likiarvona, vierintäkitka lasketaan kaavalla:

missä k on vierintäkitkakerroin, jolla on pituusmitta ja joka riippuu kosketukseen joutuvien kappaleiden materiaalista ja pintojen laadusta jne. N on normaali painevoima, r on vierintäkappaleen säde.

Kitkavoiman yksiköt

Kitkavoiman (kuten minkä tahansa muunkin voiman) perusmittayksikkö SI-järjestelmässä on: [P]=H

GHS:ssä: [P]=din.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

Esimerkki

Harjoittele. Pieni ruumis makaa vaakasuoralla levyllä. Levy pyörii sen keskipisteen läpi kulkevan akselin ympäri, kohtisuorassa kulmanopeudella olevaan tasoon nähden. Millä etäisyydellä levyn keskustasta kappale voi olla tasapainossa, jos kiekon ja kappaleen välinen kitkakerroin on yhtä suuri kuin ?

Ratkaisu. Kuvataan kuviossa 1 voimat, jotka vaikuttavat pyörivälle kiekolle asetettuun kappaleeseen.

Newtonin toisen lain mukaisesti meillä on:

Projisoitaessa Y-akselille yhtälöstä (1.1) saadaan:

Projisoitaessa X-akselille meillä on:

jossa pienen kappaleen liikkeen kiihtyvyys on suuruudeltaan yhtä suuri kuin kokonaiskiihtyvyyden normaalikomponentti. Löydämme lepovoiman seuraavasti:

otamme huomioon lausekkeen (1.2), niin meillä on:

Yhdistäkäämme lausekkeiden (1.3) ja (1.5) oikeat puolet:

jossa pieni kappale (koska se on levossa levyllä) liikkuu nopeudella, joka on yhtä suuri kuin.