同济大学 理论力学摩擦实验实验报告 完整版.doc

同济大学 理论力学摩擦 实验报告 姓名： xz 学号：11507** 实验日期：2012.10.8 实验目的 摩擦是一个比较复杂的问题，它所涉及的相关因素也较多（如物体的材质，表面粗糙度，相对运动速度，接触面积以及环境的温度）。同时摩擦在我们日常生活和工作中无处不在（如人的行走，夹取物体一级各种机械的传送带），因此对摩擦问题的研究就显得非常重要。在理论力学的课程学习中，摩擦是比较抽象而难于理解的内容，为了提高学生的感性认识，可以通过摩擦实验来更好地理解其本质。 实验内容 测定木材与铁静、动摩擦系数，以及演示当滑块高度较大时，不同载荷下滑块翻倒和滑动的情况。 （1） 通过改变滑板的倾角，测量不同材料之间的静摩擦系数。 （2） 通过测量两点之间的平均加速度，测量不同材料之间的动摩擦 系数。 （3） 当滑块高度较高，加载不同载荷时，其在自重作用下，测定滑块向下翻倒和滑动的最大倾角以及滑块向上翻倒和滑动的最大倾角。 三、实验装置 本实验用MC50摩擦实验装置来完成。MC50摩擦实验装置是由滑板倾角调整机构、角度显示机构和数字测时器三部分组成。通过滑块在不同材质的滑道上运动，可以测定静、动摩擦系数及物体的加速度。并可以进行在不同情况下物体滑动、翻倒的演示。 滑道角度显示仪2、手动微调按钮3、电动调节按钮4、电动调节角度）5、角度调节电源开关6、光电门7、滑道8、手动微调9、计时器显示仪10、计时器操作键 11、光电门接入端口12、计时器电源开关13、活动平台调节仪14、活动平台 四、实验原理 假设质量为m的滑块沿滑道滑下，滑道的倾角为φ ，以沿滑道向下的方向为x轴方向，垂直于滑道向上的方向为y轴方向，其受力分析如图5所示。由于静摩擦因数fs=tan θ （ θ 为摩擦角），因此当φ》θ时，滑块可沿滑道下滑。下面导出动摩擦因数的表达式。 ∑ Fy=0， N=mgcosφ （1） ∑ Fx=ma，ma=mgsinφ -Nfd （2） 由（1）（2）解得动摩擦系数的计算公式： Fd=tanφ -a/（gcosφ ） 五、实验步骤 1、 静摩擦系数实验 (a) 调整好滑道倾角角度，使滑块放到滑道上不下滑为准； (b) 旋转手动微调按钮，将滑道的倾角慢慢调大，直到滑块达到将滑未滑时停止，记下此时滑道倾角，即摩擦角； (c) 将所测得的倾角代人静摩擦系数公式，即可得木块与铁之间的静摩擦系数。 2. 动摩擦系数实验 (a) 调整好滑道倾角角度，在滑块上安装好挡光片。并使挡光片正好从光电门支架中穿过。测时器将测出移动的挡光片二次挡光的时间间隔Δt。 注：1).测定加速度时必须使用开口挡光片。 2). △t为滑块通过△s距离所需的时间。 (c) 接通测时器的电源，待键盘板（图3）显示HELLO时，在键盘板上按选择键，应出现：1pr，以后每按一次选择键应分别出现：2pr、3—V、4—V、5A。当显示是5A时，停止按“选择”键。再按执行键，等待光电门A和B的二次挡光。 (d) 将装有开口挡光片的滑块放在活动平板上，放开手后让其顺着滑道下滑，挡光片通过光电门A和B后，出现数据显示，即VB，按选择键显示VA，再按选择键交替显示VB、VA；按执行键则显示ā（按该键后，则VB、VA清除）即为滑块的平均加速度ā。 (e) 记下此时的平均加速度和滑道的倾角并代入公式计算即得二种介质之间的动摩擦系数。 3. 滑块上下滑动和翻倒实验 (a) 打开滑道调节机构的总电源，并按下电动调节按钮，逆时针旋转按钮，将滑道倾角跳到合适角度。 (b) 利用活动平台调节仪将活动平台调节至水平，并将将定滑轮安装在活动平台上。 (c) 将与托盘相连的线穿过活动平台的孔洞，并绕过滑轮，将线的另一端系在滑块上。 (d) 在托盘里一定重量的砝码，使滑块在滑道上保持静止，后再慢慢增加（或减少）砝码，直到滑块开始向上（或向下）滑倒或翻到位置，记下砝码重量。 六、实验数据 1、实验日期 2012年 10月 08日 2、实验设备 实验装置名称： 本实验用MC50摩擦实验装置来完成。 3、实验数据 （1）木与铁表面之间的静摩擦系数测定 测试次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实测值φ 18.18 18.56 17.27 18.11 17.72 16.09 17.57 18.26 16.94 16.98 实测值fs 0.33 0.34 0.31 0.33 0.32 0.29 0.32 0.33 0.30 0.31 经摩擦系数的统计平均值(去掉最大最小值，求平均)fs=0