Определение коэффициента трения скольжения: Алюминий и Текстолит

Лабораторная работа: Определение коэффициента трения скольжения для различных материалов Цель работы: Экспериментально определить коэффициенты трения скольжения для алюминия и текстолита, используя по три образца разной массы для каждого материала, и убедиться в постоянстве коэффициента трения. Оборудование: Три алюминиевых груза разной массы, три текстолитовых груза разной массы, наклонная плоскость, измерительная шкала углов. Теоретическое обоснование: Сила трения скольжения определяется по формуле: \[ F_{tr} = f \cdot N \] На наклонной плоскости в момент начала соскальзывания коэффициент трения \( f \) равен тангенсу угла наклона плоскости \( \alpha \): \[ f = \tan(\alpha) \] Ход работы: 1. Исследование трения для алюминия (образцы П1-1, П1-2, П1-3). Поочередно устанавливаем алюминиевые грузы на плоскость и фиксируем угол \( \alpha \), при котором начинается движение. Для груза П1-1 (масса \( m_1 \)): \[ \alpha_1 = 19^{\circ}, \quad f_1 = \tan(19^{\circ}) \approx 0,34 \] Для груза П1-2 (масса \( m_2 \)): \[ \alpha_2 = 19^{\circ}, \quad f_2 = \tan(19^{\circ}) \approx 0,34 \] Для груза П1-3 (масса \( m_3 \)): \[ \alpha_3 = 20^{\circ}, \quad f_3 = \tan(20^{\circ}) \approx 0,36 \] Среднее значение для алюминия: \[ f_{cp1} = \frac{0,34 + 0,34 + 0,36}{3} \approx 0,35 \] 2. Исследование трения для текстолита (образцы П2-1, П2-2, П2-3). Повторяем измерения для текстолитовых образцов. Для груза П2-1 (масса \( m_4 \)): \[ \alpha_4 = 15^{\circ}, \quad f_4 = \tan(15^{\circ}) \approx 0,27 \] Для груза П2-2 (масса \( m_5 \)): \[ \alpha_5 = 14^{\circ}, \quad f_5 = \tan(14^{\circ}) \approx 0,25 \] Для груза П2-3 (масса \( m_6 \)): \[ \alpha_6 = 15^{\circ}, \quad f_6 = \tan(15^{\circ}) \approx 0,27 \] Среднее значение для текстолита: \[ f_{cp2} = \frac{0,27 + 0,25 + 0,27}{3} \approx 0,26 \] Таблица результатов: Материал | № опыта | Угол \( \alpha \) | Коэф. трения \( f \) Алюминий | 1 | \( 19^{\circ} \) | 0,34 Алюминий | 2 | \( 19^{\circ} \) | 0,34 Алюминий | 3 | \( 20^{\circ} \) | 0,36 Текстолит | 4 | \( 15^{\circ} \) | 0,27 Текстолит | 5 | \( 14^{\circ} \) | 0,25 Текстолит | 6 | \( 15^{\circ} \) | 0,27 Вывод: В результате проведенных опытов с шестью различными грузами было установлено, что коэффициент трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей и практически не зависит от массы груза (незначительные отклонения вызваны погрешностью измерений и шероховатостью конкретных образцов). Алюминий показал более высокий коэффициент трения по сравнению с текстолитом. Полученные навыки важны для понимания работы узлов трения в отечественной технике, где импортозамещение материалов требует точных инженерных расчетов.