Statisk og dynamisk gnidning

Formål:

Formålet med øvelsen er

- at undersøge sammenhængen mellem den statiske gnidningskraft og vægten af
objektet.

- at bestemme den statiske og den dynamiske gnidningskoefficient for forskellige
underlag

- at bestemme den dynamiske gnidningskrafts  afhængighed af vægten.

- Der gælder .  Dette vil vi gerne eftervise

Hvis underlaget er vandret er størrelsen af normalkraften lig størrelsen af tyngdekraften, men retningen er modsatrettet.

Apparatur

CBL2, TI 84 plus eller tilsvarende, Datamateprogram,  Kraftsonde, snor,

Klods med krog og forskellige underlag, lodder

Udførelse af forsøget

Del I  Begyndelses gnidning

1.      Bestem massen af klodsen, noter det i skemaet nedenfor.

2.       Forbind  Force Sensoren til Ch 1 på CBL 2’en. Hvi I benytter en Dual-Range Force Sensor, skal områden sættes til ±5N or ±10N .  Forbind CBL 2’en med lommeregneren vha det sorte linkkabel.
CBL-2 benytter programmet DATAMATE ,
Dette program skal sendes fra CBL-2 til ARC på TI-84-plus.
Tast 2nd link og vælg Recive på din TI-84 plus.
Tast Transfer på CBL-2 .
Programmet sendes nu fra CBL-2 til TI-84 plus.
Tast 2nd quit, når overførslen er forbi.
Tast  APPS for at finde programmet når du skal benytte det.

3.     Tænd lommeregneren og start DATAMATE programmet. Tast  for at resette programmet.

4.   Hvis CH 1 viser Force Sensor og alting virker, drop da dette trin. Hvis ikke, skal I gøre DATAMATE klar manuelt. For at gøre dette skal I:

a.     Vælg SETUP fra main screen.

b.     Tast  for at vælge CH1.

c.     Vælg FORCE fra SELECT SENSOR listen.

d.     Vælg enten DUAL R FORCE (5N), DUAL R FORCE (10N), eller STUDENT FORCE afhængig af jeres kraftsonde.

e.     Vælg OK for at vende tilbage til main screen.

5.     Dernæst skal I nulstille kraftsensoren. Hold den så dens akse er horizontal.

a.   Vælg SETUP fra main screen.

b.   Vælg ZERO.

c.    Vælg CH1-FORCE(N) fra SELECT CHANNEL skærmen.

d.   Med Force Sensorens akse holdt horizontalt og uden kraft på, tast  for at nulstille.

6.   Bind snoren til klodsen og kraftsonden. Placer  1 kg loddet på klodsen. Øv jer lidt i at trække klodsen så bevægelsen følger en ret linje, trækket må ikke være skråt (overvej). Træk blidt, øg trækket til klodsen bevæger sig langsomt, træk så bevægelsen har konstant hastighed.

7.      Hold kraftsonden klar til at trække, men uden at trække.

8.      Vælg START for at begynde dataopsamlingen. Når CBL’en bibber start da med at trække.
Sørg for både at have starten og det senere forløb med.

9.      Betragt jeres graf. Tast , og vælg START for at gentage om nødvendigt.
Gem grafen så I senere har en graf over hele forløbet.

Del II  Max statisk gnidning og dynamisk gnidning

I denne del vil vi måle den maksimale statiske og den dynamiske gnidning.
Vi vil undersøge sammenhængen mellem gnidningskraften og normalkraften.
Ved at ændre massen af klodsen ovenpå, ændrer vi normalkraften.

Figure 1

11.    Fjern massen fra klodsen.

12.    Gentag proceduren fra ovenfor til at få tegnet en tid-kraft graf

13.   Trace langs grafen ved at bruge  og . Maksimalværdien fås når klodsen starter med at glide,  Noter denne som den maksimale statiske gnidningskraft i tabellen.

14.    Dernæst skal I finde gennemsnits værdien af gnidningskraften under bevægelsen med konstant hastighed.

a.   Tast  for at komme til main screen.

b.   Vælg ANALYZE fra main screen.

c.    Vælg STATISTICS fra ANALYZE OPTIONS menuen.

d.   Vælg et udsnit af grafpunkterne til at beregne gennemsnit med. Brug  og  tasterne, vælg lower bound I den venstre side af den næsten konstante del af grafen. Tast .

e.   Vælg nu tilsvarende upper –bound I højre side.  Tast , vent et øjeblik.

f.      Aflæs nu middelkraften på lommeregneren. Noter værdien I tabellen.

g.   Tast , og vælg RETURN TO MAIN SCREEN.

15.    Stil andre lodder på klodsen, og vend klodsen så der er andre underlag.
Gentag ovenstående og noter data i tabellen.

Data TabELLer

Del I  Begyndelses gnidning

Masse af klods

kg

Del II  Max statisk gnidning og kinetisk gnidning

max statisk gnidningskraft, underlag træ, klods varierer

Total masse    (kg)

Normal kraft     (N)

Gnidningskraft (N)

Forsøg 1
træ mod træ

Gnidningskraft (N)

Forsøg  2
gummi

Gnidningskraft (N)

Forsøg 3
filt

Gnidningskraft (N)

Forsøg 4
sandpapir

Dynamisk gnidning, underlag træ, klods varierer

Total masse    (kg)

Normal kraft     (N)

Gnidningskraft (N)

Forsøg 1
træ mod træ

Gnidningskraft (N)

Forsøg  2
gummi

Gnidningskraft (N)

Forsøg 3
filt

Gnidningskraft (N)

Forsøg 4
sandpapir

Behandling af måledata

1. Der gælder   og   fordi vi ikke er på et skråplan

2. Lav lineær regression på hver måleserie og bestem for hver måleserie
gnidningskoefficienten  μ

Statisk gnidning

Gnidningskoefficient

Forsøg 1
træ mod træ

Gnidningskoefficient

Forsøg  2
gummi

Gnidningskoefficient

Forsøg 3
filt

Gnidningskoeficient

Forsøg 4
sandpapir

Dynamisk gnidning

Gnidningskoefficient

Forsøg 1
træ mod træ

Gnidningskoefficient

Forsøg  2
gummi

Gnidningskoefficient

Forsøg 3
filt

Gnidningskoeficient

Forsøg 4
sandpapir

1.      Sammenlign de statiske og de dynamiske gnidningskoefficienter

2.      Sammenlign gnidningskoeficienterne for de forskellige underlag

3.      Kunne I eftervise formlen ?

27-06-2006 EH