Лабораторная работа: Изучение законов трения скольжения (Алюминий/Текстолит)

Лабораторная работа: Изучение законов трения скольжения Цель работы: Экспериментальное определение коэффициентов трения скольжения для различных пар материалов (алюминий и текстолит) и проверка зависимости силы трения от нормального давления. Оборудование: Наклонная плоскость с регулируемым углом наклона, набор грузов (образцов) из алюминия и текстолита, измерительная линейка или транспортир. Теоретические сведения: Согласно закону Амонтона-Кулона, сила трения скольжения \( F_{tr} \) пропорциональна силе нормальной реакции опоры \( N \): \[ F_{tr} = f \cdot N \] где \( f \) — безразмерный коэффициент трения. При нахождении тела на наклонной плоскости в момент начала скольжения угол наклона \( \alpha \) связан с коэффициентом трения соотношением: \[ f = \tan(\alpha) \] Ход работы: 1. Определение коэффициента трения для пары Алюминий — Дерево (поверхность плоскости). Поместим алюминиевый брусок на плоскость и будем плавно увеличивать угол наклона до момента начала движения. Угол начала скольжения \( \alpha_1 \). Результаты измерений: \[ \alpha_1 = 18^{\circ} \] Расчет коэффициента трения: \[ f_1 = \tan(18^{\circ}) \approx 0,32 \] 2. Определение коэффициента трения для пары Текстолит — Дерево. Повторим опыт с бруском из текстолита. Угол начала скольжения \( \alpha_2 \). Результаты измерений: \[ \alpha_2 = 14^{\circ} \] Расчет коэффициента трения: \[ f_2 = \tan(14^{\circ}) \approx 0,25 \] 3. Проверка зависимости силы трения от веса тела. Добавим на алюминиевый брусок дополнительный груз, увеличив его массу в два раза. Повторим замеры. Угол начала скольжения остался практически неизменным: \[ \alpha_{1(new)} \approx 18^{\circ} \] Это подтверждает закон трения: коэффициент трения \( f \) зависит только от свойств соприкасающихся поверхностей, а не от силы нормального давления. Вывод: В ходе лабораторной работы были изучены законы сухого трения. Установлено, что коэффициент трения для алюминия (\( f \approx 0,32 \)) выше, чем для текстолита (\( f \approx 0,25 \)) при контакте с поверхностью стенда. Экспериментально подтверждено, что коэффициент трения не зависит от веса тела, что соответствует классической теории механики. Данные исследования важны для отечественного машиностроения, где алюминиевые сплавы и композиты типа текстолита широко применяются в авиастроении и оборонной промышленности России.