FIZYKA - Laboratorium

FIZYKA - Laboratorium
Ćwiczenie 4
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA
Cel ćwiczenia: poznanie zjawiska tarcia wraz z zasadami dynamiki
Zestaw pomiarowy: równia pochyła o zmiennym kącie nachylenia, klocki o różnych
powierzchniach trących, miara metrowa
Zagadnienia teoretyczne:
- Zjawisko tarcia, przyczyny tarcia. Tarcie poślizgowe, tarcie toczne.
- Zasady dynamiki Newtona.
- Określenie współczynnika tarcia (statycznego i kinetycznego) dla tarcia
poślizgowego.
- Współczynnik tarcia tocznego-jednostki.
- Rozkład sił na równi pochyłej.
- Wyprowadzenie wzoru na współczynnik tarcia statycznego.
- Metoda przeprowadzenia dyskusji błędów.
Przeprowadzenie pomiarów
A. Pomiar współczynnika tarcia statycznego:
a) Metoda 1. Dla stałej masy m wyznaczyć kąt , dla którego klocek rozpoczyna
ruch w dół lub w górę równi (rys. 1).
Rys. 1
1. Ustawić minimalny kąt nachylenia równi.
2. Umieścić jeden z badanych klocków na szczycie równi.
3. Płynnie zwiększać kąt nachylenia równi, aż do momentu, w którym klocek zacznie
się zsuwać.
4. Zmierzyć długość równi oraz jej wysokość.
5. Obliczyć wielkość sin a następnie tg, który jest równy współczynnikowi tarcia
statycznego: fs = tg.
6. Pomiary kąta powtórzyć 5-krotnie.
7. Powtórzyć procedurę dla klocków z innymi powierzchniami trącymi.
b) Metoda 2. Przy stałym kącie  wyznaczyć masę m, dla której klocek rozpoczyna
ruch w dół lub w górę równi (rys. 2).
Rys. 2
FIZYKA - Laboratorium
1. Pomiary powtórzyć kilkakrotnie (min. 5 razy).
2. Obliczyć współczynnik tarcia statycznego stosując wzór:
•
jeśli klocek rozpoczyna ruch w dół równi:
•
jeśli klocek rozpoczyna ruch w górę równi:
gdzie:
m – masa szalki z odważnikami
M – masa klocka
3. Powtórzyć procedurę dla klocków z innymi powierzchniami trącymi.
Opracowanie wyników pomiarów:
1. Wyznaczyć średnią wartość współczynnika tarcia statycznego
odchylenie standardowe ze wzoru:
fs
i obliczyć
n- ilość powtórzeń
2. Powtórzyć procedurę dla klocków z innymi powierzchniami trącymi.
3. Podać zestawienie (porównać) otrzymane średnie wartości współczynników tarcia
statycznego z odpowiednimi błędami maksymalnymi otrzymanymi różnymi metodami.
Jako błąd maksymalny przyjmując trzykrotną wartość odchylenia standardowego
(fs =3SD).
B. Pomiar współczynnika tarcia kinetycznego
1. Wyznaczyć ciężar klocka.
2. Położyć klocek na desce stroną drewnianą i zaczepić do niego siłomierz.
3. Wprawić klocek w ruch jednostajny prostoliniowy i odczytać wskazanie siłomierza.
4. Powtórzyć pomiary trzykrotnie zapisując wyniki w tabeli.
5. Obliczyć średnie wartości siły nacisku, siły tarcia i współczynnika tarcia.
6. Następnie wykonać te same czynności dla dwóch klocków ustawionych jeden za
drugim oraz jeden na drugim.
7. Odwrócić klocki, aby poruszały się po desce inną stroną i ponownie odczytać
wartość siły tarcia i wyznaczyć współczynnik tarcia.
8. Określić błędy bezwzględne jakimi obarczony jest pomiar siły nacisku i siły tarcia
porównać wartość otrzymanego współczynnika tarcia z wartością odczytaną z tablic
matematyczno-fizycznych.