实验 摩擦因数的测定.doc

注意：表中数据填写自己实验时所记录的进行计算！有的图也可能每组不同，自己看了改改实验六 摩擦因数的测定一、实验目的及意义目的:1、 通过实验加深对摩擦角、静摩擦因数的理解；2、 测定选定材料的静摩擦因数。意义：摩擦试验在摩擦研究中有着重要的作用。对静摩擦进行相关实验具有重大的理论意义和现实价值。以前大多数学习中我们都忽略了摩擦的影响，把物体间的接触面看作是光滑的，在摩擦力不起重要作用的情况下而做的一种简化。但并不是在所有的情况下都可以忽略摩擦。例如，重力坝与挡土墙依靠摩擦力来防止坝体的滑动，带轮与摩擦轮的传动也是依靠摩擦，而汽车之所以能向前行驶，也还是依靠主动轮与地面间向前的摩擦力。 再有，如在研究超精密机床爬行机理的过程中发现静、动摩擦因数之间的差别对于爬行的临界速度影响显著，因此静摩擦因数的研究至关重要，但对于具体的摩擦副而言，精确的获取静摩擦因数成为研究设计者分析、解决问题的关键。通常静摩擦因数是通过查询手册得到，然而这些数据是针对材料的很宽范围内的平均静摩擦因数，对于具体的摩擦副并不能准确的反映实际情况。目前市场上商用静摩擦试验设备非常鲜见。即使有,也是某些机构自己研制,自己使用。这些设备原理各异,技术水平参差不齐,造价成本高,结构复杂,经济价值不高。考虑到实际使用时对不同材料在静摩擦条件的使用需要, 进行实验意在一般条件下运用简单设备测定所要使用材料的静摩擦系数。二、实验设备及工具油漆面木板、金属块、直尺、弹簧测力计、细绳。三、实验原理在静摩擦中出现的摩擦力称为静摩擦力。当切向外力逐渐增大但两物体仍保持相对静止时，静摩擦力随着切向外力的增大而增大，但静摩擦力的增大只能到达某一最大值。当切向外力的大小大于这个最大值时，两物体将由相对静止进入相对滑动。静摩擦力的这个最大值称为“最大静摩擦力”。 这个极限摩擦力，以Fmax表示。最大静摩擦力的大小与两物体接触面之间的正压力N成正比，即: fN 用f表示最大静摩擦力，N表示正压力，其中比例常数叫做静摩擦系数（即静摩擦因数），是一个没有单位的数值。和接触面的材料、光滑粗糙程度、干湿情况等因素有关，而与接触面的大小无关。四、实验方法选择(选用内径为56mm，外径为98mm，质量为0.84kg的金属块)方法一：如图a所示，将木板放平，在水平方向上通过细绳用测力计缓慢地拉金属块，注意观察金属块刚要动时记下弹簧测力计读数f（kg）,多测几次取平均值。再测出金属块重量m=0.84kg。则G=mg，F=fg.fs=NFN图 aG由图分析有金属块刚被拉动时有：F=N=G=mg 则：=F/G=f/m由于方法一中在判断金属块纲要运动的状态不好把握，且对该时刻测力计读数也不方便。又寻求一种更简单易行的方法（方法二）进行实验。方法二：NGcosf=GcosGsinG图 c 如图b所示，使木板倾斜，将金属块放木板一端。缓慢抬高木板放金属块的那端，另一端边缘保持与支撑面（地面）位置不变。抬高过程中观察金属块的运动，刚沿木板斜面滑动时，测出并记下该时刻木板抬高的高度h。重复测量多次，记下使金属块保持不滑动的最低高度hmin，和使金属块滑动的最高高度hmax。 图 b木板长为L，Sin=h/L 经分析后有GsinGcos=0所以 =tan=五、数据记录、处理木板长L=51.5mm，；用内径为56mm，外径为98mm，质量为0.84kg的金属块。弹簧测力计读数（kg）: f1=0.25, f2=0.29, f3=0.29, f4=0.28, f5=0.30，f6=0.27. 1=F/G= f1/m=0.29762=F/G= f2/m=0.34523=F/G= f3/m=0.34524=F/G= f4/m=0.33335=F/G= f5/m=0.35716=F/G= f6/m=0.3214=(1+2+3+4+5+6)/6=0.3333方法一： hmin =17mm hmax=21.5mm1=tan=0.34962=tan=0.4594=0.34