ОБОРУДОВАНИЕ: установка, секундомер.
Основной причиной возникновения трения скольжения является макро- и микрошероховатость соприкасающихся предметов. При движении одной поверхности вдоль другой их макроскопические выступы ударяются друг о друга и ломаются, вещество трущихся поверхностей размельчается или диспергируется, что уже создает силу, задерживающую движение, всегда направленную против перемещения.
Другая часть силы трения обусловлена микрошероховатостью поверхности, т. е. такими неровностями поверхности, которые соизмеримы по величине с размером молекул. Из-за промежутков между молекулами даже так называемая зеркальная грань кристаллов (поверхность настолько ровная, что отражает свет) является микрошероховатой.
Скольжение одной зеркальной грани кристалла по другой может сопровождаться "молекулярным диспергированием", нарушением порядка в естественном расположении молекул, отрывом и перемещением некоторых из них. Законы, которым подчиняется трение скольжения, были установлены французским физиком Амонтоном в 1699 году и независимо от него, в более развитой форме, – Кулоном в 1785 году.
Сила скольжения F по закону Амонтона-Кулона выражается следующим образом:
, (1)
где N – сила нормального давления,
– коэффициент силы трения скольжения.
Величина этого коэффициента зависит от свойств трущихся поверхностей и от величины их относительной скорости. При малом диапазоне изменения величины скорости коэффициент трения скольжения можно считать постоянной величиной, зависящей только от свойств поверхностей.
|
|
|
Трение скольжения при различных относительных скоростях движения поверхностей легко получить, прижимая гибкую ленту к поверхности вращающегося цилиндра. Натяжение между отдельными элементами ленты отличаются по направлению и по величине, а это приводит к различному значению нормального давления для каждого элемента ленты.
Закон Амонтона-Кулона поэтому следует писать в дифференциальной форме:
, (2)
выражая 
и через величину напряжения для элемента ленты.
Пусть лента АБСД (рис.1) охватывает часть поверхности цилиндра, определяемую углом 
.
Рис. 1
Натяжение свободных концов ленты обозначим через 
и 
. Выделим на этой ленте бесконечно малый элемент ВС и рассмотрим его равновесие под действием всех приложенных к нему сил. Этими силами являются: натяжение нити Т и 
, где –сила трения, реакция связи 
.
Для равновесия элемента необходимо, чтобы алгебраическая сумма всех сил, приложенных к нему, была равна нулю. Проекции этих сил на ось ординат и на ось абсцисс соответственно дают:
, (3)
. (4)
Из первого уравнения, заменяя для малых углов 
через 
и пренебрегая величинами второго порядка малости, получим:
|
|
|
. (5)
Из второго уравнения следует:
. (6)
Из уравнений (2) – (4) находим:
(7)
или
. (8)
Полагая постоянной величиной, независящей от 
, интегрированием по всей длине линии контакта ленты с поверхностью цилиндра получаем:
или 
, (9)
где е = 2,718 – основание натурального логарифма.
Величина Т нарастает очень быстро с увеличением угла 
. Для иллюстрации этого напомним, что двумя-тремя оборотами вокруг цилиндрической стойки удерживается теплоход на причале. Для величины коэффициента силы трения скольжения имеем:
. (10)
Пользуясь этой формулой, вычисляют величину коэффициента силы трения скольжения.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
На оси электромотора укреплен шкив-цилиндр с радиусом 30 мм. Гибкая лента–ремень прижимается к поверхности шкива, охватывая его нижнюю половину (угол 
). Натяжение ленты создается и измеряется пружинными динамометрами.
Ось электродвигателя выходит за торец шкива и имеет фракционные соединения со счетчиком оборотов. Конструкция держателя дает возможность выключать счетчик путем перемещения его в небольших пределах вдоль оси электродвигателя. Шкала счетчика оборотов имеет
деления от 0 до 200. Каждое деление соответствует двум оборотам электродвигателя. Поворотом верхнего кольца указатель устанавливается на нулевое деление шкалы. Скорость вращения шкива изменяют перемещением ползунка реостата.
|
|
|
Для измерений ремень укрепляют на динамометрах так, чтобы он был прижат к шкиву. Измерения сводятся к одновременным отсчетам показаний счетчика оборотов и натяжений и на динамометрах при постоянном значении скорости вращения шкива. Каждый отсчет необходимо делать при установившемся вращении (
). Вычисляют угловую, а затем линейную скорости шкива. По формуле (8) вычисляют величину коэффициента силы трения скольжения.
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 12; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!