Лабораторная работа № 1. 150203 «сварочное производство»

по дисциплине

«ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА»

для специальностей:

150203 «Сварочное производство»

190604 «Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта»

190701 «Организация перевозок и управление на транспорте»

270103 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определение коэффициента трения скольжения различных поверхностей экспериментальным путем.

Исследование состояния предельного равновесия тела на наклонной плоскости.

ОБОРУДОВАНИЕ

1. Установка для определения коэффициента трения скольжения.

2. Тела трения.

3. Набор разновесов.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Трением называется сопротивление перемещению одного тела по поверхности другого. Трение бывает сухое, полужидкостное и жидкостное. Различают трение движения и трение покоя. При движении тел выделяют трение скольжения и трение качения. Сила, с которой тело сопротивляется движению, называется силой трения и обозначается .

Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную относительному движению тел. Ее значение определяется законами Амонтона – Кулона, которые формулируются следующим образом.

1. Сила трения зависит от материала трущихся поверхностей, чистоты их обработки (степени шероховатости) и наличия смазки.

2. Сила трения не зависит от площади трущихся поверхностей.

3. Сила трения покоя больше, чем сила трения движения.

4. Сила трения скольжения равна произведению силы нормальной реакции поверхности на коэффициент трения.

,

где – сила нормальной реакции поверхности,

– коэффициент трения скольжения.

Если поверхность горизонтальна, то

,

если поверхность наклонена под углом к горизонту, то

,

где – вес груза массой ,

– ускорение свободного падения.

Коэффициентом трения скольжения называется отношение силы трения к силе нормальной реакции поверхности:

Коэффициент трения скольжения является безразмерной величиной и в каждом отдельном случае определяется опытным путем. Коэффициенты трения различных поверхностей и тел являются справочными величинами.

Материалы, обладающие малым трением, называются антифрикционными. К ним относятся баббит, графит, бронза. Они применяются для изготовления подшипников скольжения, втулок, вкладышей и других трущихся деталей.

Материалы, обладающие большим трением, называются фрикционными. Это специальные пластмассы и другие материалы с добавлением асбеста и меди. Они применяются для изготовления тормозных колодок, накладок дисков сцепления и других деталей.

ЗАДАНИЕ

При подготовке к лабораторной работе студент должен:

– изучить законы сухого трения скольжения;

– знать зависимость между коэффициентом трения скольжения и углом трения;

– уметь выполнять расчеты по определению коэффициента трения скольжения;

– ответить на контрольные вопросы;

– правильно оформить отчет по лабораторной работе.

РАБОТА В ЛАБОРАТОРИИ

1. Дать основные понятия трения скольжения.

2. Экспериментальным путем определить коэффициент трения скольжения между бруском и поверхностью.

3. Доказать, что коэффициент трения скольжения равен тангенсу угла наклона плоскости, при котором тело находится в состоянии предельного равновесия.

4. Сделать выводы.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Определим коэффициент трения скольжения между бруском массой m и шероховатой горизонтальной поверхностью в случае, когда брусок только начинает двигаться под действием силы тяжести грузов F (рис. 1). Это называется состоянием предельного равновесия тела.

3 5

1

4

Рис.1. Установка для определения коэффициента трения скольжения.

1 – шероховатая горизонтальная поверхность; 2 – брусок; 3 – нить;

4 – набор грузов; 5 – блок.

Выделим объект равновесия (брусок 2) и укажем приложенные к нему силы. Это сила тяжести G = mg, сила F натяжения нити 3, равная весу грузов 4, сила нормальной реакции поверхности 1 и сила трения (рис. 2).

y

C x

Рис.2. Силы, приложенные к бруску.

Выберем систему координат xCy и cоставим аналитические условия предельного равновесия бруска 2.

(1)

(2) Из этих уравнений:

(1) (3)

(2) (4)

Так как , то, с учетом (3) и (4), получим:

(5)

Подставляя значения F = Н и m = кг, определяем значение коэффициента трения скольжения:

=

ВЫВОД

Коэффициент трения , определенный опытным путем, получился равным табличному значению для материалов, из которых сделаны трущиеся поверхности.

2. Наклоним поверхность на некоторый угол a таким образом, что брусок, свободно на ней лежащий, начнет медленно скользить вниз. В этом состоянии предельного равновесия определим зависимость между коэффициентом трения и углом a наклона плоскости (рис. 3).

y x

O

a

a

Рис. 3. Равновесие бруска на наклонной плоскости.

Выберем систему координат, как показано на рис. 3, покажем все силы, действующие на брусок, и запишем условия равновесия:

(6)

(7)

Из этих уравнений:

(6) Þ (8) (7) Þ (9)

Так как , то, учитывая зависимости (8) и (9) получим:

=

Значит

ВЫВОДЫ

1. В результате проделанной работы изучены законы трения скольжения.

2. Опытным путем определен коэффициент трения скольжения между поверхностями различных материалов.

3. Величина коэффициента трения, полученная экспериментально, совпала с табличным значением.

4. Доказано, что коэффициент трения f равен тангенсу угла наклона поверхности к горизонту при нахождении на ней тела в состоянии предельного равновесия.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое трение скольжения и чем оно вызвано?

2. Чем характеризуется трение скольжения?

3. Перечислите виды трения.

4. Сформулируйте законы сухого трения скольжения.

5. Что называется коэффициентом трения скольжения и в каких единицах он измеряется?

6. Что такое угол трения?

7. Какая сила трения больше: покоя или движения?

8. Сформулируйте условия предельного равновесия тела на наклонной плоскости.

9. Какова зависимость между коэффициентом трения скольжения и углом наклона плоскости в состоянии предельного равновесия?

10. Зависит ли величина коэффициента трения от веса тела?

11. Какими способами можно уменьшить величину силы трения?

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя, т.1. М.: «Машиностроение», 1979. – 728 с.: ил.

2. Аркуша А.И. Техническая механика: Учебник для среднего профессионального образования. – М.: «Высшая школа», 2002. – 284 с.: ил.

3. Вереина Л.И. Техническая механика: Учеб. пособие для сред. проф. образования. – М.: ПрофОбрИздат, 2002. – 176 с.

4. Ивченко В.А. Техническая механика: Учебное пособие. – М.: ИНФРА-М, 2003. – 157 с.

5. Олофинская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003. – 349 с., ил.

6. Эрдеди А.А., Эрдеди Н.А. Теоретическая механика. Сопротивление материалов: М.: Высш. шк., 2002. – 318 с.: ил.

7. Яблонский А.А., Никифорова В.М. Курс теоретической механики: Учебник для техн. вузов. – 8-е изд., стереотипное. – СПб.: Издательство «Лань», 2001. – 768 с.

Date: 2015-07-27; view: 663; Нарушение авторских прав