同濟(jì)大學(xué)-理論力學(xué)摩擦實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-終極版

同濟(jì)大學(xué)理論力學(xué)摩擦實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：XX學(xué)號：XXXXXX實(shí)驗(yàn)日期：2012.10.XX--XXXXXX

實(shí)驗(yàn)?zāi)康哪Σ潦且粋€(gè)比較復(fù)雜的問題，它所涉及的相關(guān)因素也較多（如物體的材質(zhì)，表面粗糙度，相對運(yùn)動速度，接觸面積以及環(huán)境的溫度）。同時(shí)摩擦在我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦袩o處不在（如人的行走，夾取物體一級各種機(jī)械的傳送帶），因此對摩擦問題的研究就顯得非常重要。在理論力學(xué)的課程學(xué)習(xí)中，摩擦是比較抽象而難于理解的內(nèi)容，為了提高學(xué)生的感性認(rèn)識，可以通過摩擦實(shí)驗(yàn)來更好地理解其本質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測定木材與鐵靜、動摩擦系數(shù)，以及演示當(dāng)滑塊高度較大時(shí)，不同載荷下滑塊翻倒和滑動的情況。（1）通過改變滑板的傾角，測量不同材料之間的靜摩擦系數(shù)。（2）通過測量兩點(diǎn)之間的平均加速度，測量不同材料之間的動摩擦系數(shù)。（3）當(dāng)滑塊高度較高，加載不同載荷時(shí)，其在自重作用下，測定滑塊向下翻倒和滑動的最大傾角以及滑塊向上翻倒和滑動的最大傾角。三、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)用MC50摩擦實(shí)驗(yàn)裝置來完成。MC50摩擦實(shí)驗(yàn)裝置是由滑板傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)、角度顯示機(jī)構(gòu)和數(shù)字測時(shí)器三部分組成。通過滑塊在不同材質(zhì)的滑道上運(yùn)動，可以測定靜、動摩擦系數(shù)及物體的加速度。并可以進(jìn)行在不同情況下物體滑動、翻倒的演示?；澜嵌蕊@示儀2、手動微調(diào)按鈕3、電動調(diào)節(jié)按鈕4、電動調(diào)節(jié)角度）5、角度調(diào)節(jié)電源開關(guān)6、光電門7、滑道8、手動微調(diào)9、計(jì)時(shí)器顯示儀10、計(jì)時(shí)器操作鍵11、光電門接入端口12、計(jì)時(shí)器電源開關(guān)13、活動平臺調(diào)節(jié)儀14、活動平臺四、實(shí)驗(yàn)原理1、滑道傾角的調(diào)節(jié)：滑道傾角可通過兩種方式調(diào)節(jié)，即電機(jī)快速調(diào)整和手動慢速微調(diào)。2、角度的顯示：通過角度傳感器和顯示儀表即時(shí)反映滑道傾角的變化值，角度顯示精度值為0.01度。假設(shè)質(zhì)量為m的滑塊沿滑道滑下，滑道的傾角為φ，以沿滑道向下的方向?yàn)閤軸方向，垂直于滑道向上的方向?yàn)閥軸方向，其受力分析如圖5所示。由于靜摩擦因數(shù)fs=tanθ（θ為摩擦角），因此當(dāng)φ》θ時(shí)，滑塊可沿滑道下滑。下面導(dǎo)出動摩擦因數(shù)的表達(dá)式?！艶y=0，N=mgcosφ（1）∑Fx=ma，ma=mgsinφ-Nfd（2）由（1）（2）解得動摩擦系數(shù)的計(jì)算公式：Fd=tanφ-a/（gcosφ）五、實(shí)驗(yàn)步驟1、靜摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)(a)調(diào)整好滑道傾角角度，使滑塊放到滑道上不下滑為準(zhǔn)；(b)旋轉(zhuǎn)手動微調(diào)按鈕，將滑道的傾角慢慢調(diào)大，直到滑塊達(dá)到將滑未滑時(shí)停止，記下此時(shí)滑道傾角，即摩擦角；(c)將所測得的傾角代人靜摩擦系數(shù)公式，即可得木塊與鐵之間的靜摩擦系數(shù)。2.動摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)(a)調(diào)整好滑道傾角角度，在滑塊上安裝好擋光片。并使擋光片正好從光電門支架中穿過。測時(shí)器將測出移動的擋光片二次擋光的時(shí)間間隔Δt。注：1).測定加速度時(shí)必須使用開口擋光片。2).△t為滑塊通過△s距離所需的時(shí)間。(c)接通測時(shí)器的電源，待鍵盤板（圖3）顯示HELLO時(shí)，在鍵盤板上按選擇鍵，應(yīng)出現(xiàn)：1pr，以后每按一次選擇鍵應(yīng)分別出現(xiàn)：2pr、3—V、4—V、5A。當(dāng)顯示是5A時(shí)，停止按“選擇”鍵。再按執(zhí)行鍵，等待光電門A和B的二次擋光。(d)將裝有開口擋光片的滑塊放在活動平板上，放開手后讓其順著滑道下滑，擋光片通過光電門A和B后，出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，即VB，按選擇鍵顯示VA，再按選擇鍵交替顯示VB、VA；按執(zhí)行鍵則顯示?。ò丛撴I后，則VB、VA清除）即為滑塊的平均加速度ā。(e)記下此時(shí)的平均加速度和滑道的傾角并代入公式計(jì)算即得二種介質(zhì)之間的動摩擦系數(shù)。3.滑塊上下滑動和翻倒實(shí)驗(yàn)(a)打開滑道調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的總電源，并按下電動調(diào)節(jié)按鈕，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕，將滑道傾角跳到合適角度。(b)利用活動平臺調(diào)節(jié)儀將活動平臺調(diào)節(jié)至水平，并將將定滑輪安裝在活動平臺上。(c)將與托盤相連的線穿過活動平臺的孔洞，并繞過滑輪，將線的另一端系在滑塊上。(d)在托盤里一定重量的砝碼，使滑塊在滑道上保持靜止，后再慢慢增加（或減少）砝碼，直到滑塊開始向上（或向下）滑倒或翻到位置，記下砝碼重量。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、實(shí)驗(yàn)日期2012年10月XX日XXXXXXXX2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)裝置名稱：MC50摩擦實(shí)驗(yàn)裝置3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）木與鐵表面之間的靜摩擦系數(shù)測定測試次數(shù)12345678910實(shí)測值φXXXXX11XXX1XXX01XX910.52XXX1XX81X11XX實(shí)測值fs0.20XX0.190XX0.21XXXX180.180.18XX經(jīng)摩擦系數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值(去掉最大最小值，求平均)fs=XXX（2）木與鐵表面之間的動摩擦系數(shù)測定Fd=tanφ–a/(g*cosφ)測試次數(shù)φTanφcosφafd122.000.4040.927XXXXXXX222.000.4040.927XXXEEE322.000.4040.9271.755XXXX422.000.4040.927XXXXXX522.000.4040.927EEXXX622.000.4040.927XXXXX722.000.4040.927XXEEEE822.000.404XXXXXXXEE922.000.4040.927XXXEE1022.000.4040.927EEXXX動摩擦系數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值（去掉最大最小）fd=DDDDD（3）當(dāng)滑塊高度較大，加載不同載荷（砝碼）時(shí)，其在自重作用下，向下翻倒和滑動的最大傾角以及滑塊向上翻倒和滑動的最大傾角。托盤質(zhì)量m=30g翻塊質(zhì)量M=680g尺寸：30*30*100mm滑板傾角（°）向上翻向下滑砝碼重