Sprawozdanie z wyznaczania współczynników tarcia kinetycznego i statycznego za pomocą równi pochyłej.

„Sprawozdanie z wyznaczania
współczynników tarcia
kinetycznego i statycznego
za pomocą
równi pochyłej”.

1.TEORETYCZNE PODSTAWY DOŚWIADCZENIA
a) Tarcie i jego przyczyny:
TARCIE-jest to zjawisko powstawania siły mechanicznej rozpraszającej energię stycznej do powierzchni ciała do powierzchni ciała poruszającego się faktycznie lub tylko potencjalnie i przeciwdziałającej ruchowi. Tarcie jest niezbędnym warunkiem poruszania się istot żywych oraz samochodów, pociągów itp., a także funkcjonowania wielu mechanizmów np. sprzęgła czy przekładni. Tam gdzie jest ono zjawiskiem niekorzystnym zmniejsza się je wprowadzając pomiędzy trące mechanizmy ciecze, zmieniając tym samym tarcie w układzie dwóch ciał stałych na tarcie w cieczy. Tarcie kinetyczne jak i statyczne są proporcjonalne do siły nacisku, a zależą od rodzaju powierzchni, stopnia ich wygładzania.
Przyczyną tarcia są procesy dysypatywne, czyli takie którym towarzyszy rozpraszanie energii(elektryzowanie się ciał czy też ich ogrzewanie albo niszczenie).

b) Tarcie kinetyczne:
TARCIE KINETYCZNE- jest to tarcie zewnętrzne występujące pomiędzy ciałami, które się poruszają.

c)Tarcie Statyczne:
TARCIE STATYCZNE- jest to tarcie zewnętrzne pomiędzy wzajemnie nieruchomymi ciałami. Przejawia się ono w tym, że w celu uzyskania względnego przesuwania dwóch ciał statycznych do jednego z nich trzeba przyłożyć siłę zewnętrzną.

d) WSPÓLCZYNNIK TARCIA:
WSPÓŁCZYNNIK TARCIA- jest to stosunek tarcia do całkowitego nacisku normalnego. Dla niewielkich prędkości zależy od stanu powierzchni i jest on inny, gdy powierzchnie są zanieczyszczone, skordowane lub chropowate.
WSPÓŁCZYNNIK TARCIA KINETYCZNEGO- jest to stosunek wartości siły tarcia kinetycznego do wartości siły nacisku Tk/N = fk.
WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO- jest to stały, bezwymiarowy współczynnik proporcjalności między maksymalną wartością siły tarcia statycznego Ts max , a wartością siły nacisku N ciała na podłoże i równy ich stosunkowi: ms = Ts max / N. Jego wartość jest zwykle mniejsza od 1.


e) WYKRES:

T-czas
F-siła


Wykres powyżej przedstawia zależność siły tarcia działającej na ciało od siły wprawiającej je w ruch.



f) WYPROWADZENIE WZORU:


T = Q||
T = f N, czyli Q|| = f * N
Q|| = Q * sin α
N = Q+= Q * cos α
Q cos α = Q * f * cos α
Q * cos α


tg α = f


ZADANIE:
Oblicz współczynnik tarcia kinetycznego jeżeli przy kącie  ciało porusza się ruchem jednostajnym.


QII=m*g*sinα
Q1=m*g*cos α

Fs+Q1=0

QII+T=0
QII=T
m*g*sinα=m*g*f*cosα/:cosα
f=sinα/cosα
f=tgα
fs=tgα1
fk=tgα2
α1>α2



2.OPIS DOŚWIADCZENIA:

tgα=h/l
s2=h2+l2
tgα=h/√s2-h2


3.OPIS PRZYRZĄDÓW UŻYTYCH DO DOŚWIADCZENIA:
Przyrządy, jakich użyłam w wykonaniu mojego doświadczenia:
- linijka wykonana z plastiku o długości 40cm
- książka, długość 33cm, grubość 1cm
- kieliszek szklany (waga 60g)
- drewniany, mały domek (waga 30g)
- stoper (w telefonie komórkowym)
- mała waga kuchenna
- miejsce: pokój w mieszkaniu

4. TABELA POMIAROWA:


WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO WSPÓŁCZYNNIK TARCIA KINETYCZEGO
Rodzaj materiału Nr pomiaru S-droga h-wysokość hśr-wysokość średnia S-droga h-wysokość hśr-wysokość średnia
Drewniany domek 1
2
3
4
5 33cm 9,5cm
9,6cm
9,3cm
9,5cm
9,5cm 9,48cm 33cm 10,5cm
10,7cm
10,8cm
10,9cm
11,0cm 10,78cm
Szklany kieliszek 1
2
3
4
5 33cm 5,5cm
6,5cm
6,8cm
6,7cm
6,6cm 6,42cm 33cm 8,5cm
8,0cm
8,0cm
8,5cm
7,8cm 8,16cm

5. OBLICZANIE WSPÓŁCZYNNIKÓW:
Dla drewnianego domku:
s-33cm
hśr-9,48cm
l- obliczamy z Twierdzenia Pitagorasa
332 =1089
9,482 =89,8704
90
fs=hśr/l
fs=9,48/90=0,109(3)
0,11

s-33cm
hśr-10,78cm
l- obliczamy z Twierdzenia Pitagorasa
332 =1089
10,782 =116,2084
116
fk=hśr/l
fk=10,78/116=0,092931034
0,09

Dla szklanego kieliszka:
s-33cm
hśr-6,42cm
l- obliczamy z Twierdzenia Pitagorasa
332 =1089
6,422 =41,2164
1089-41,2164=1047,7836
1048
fs=hśr/l
fs=6,42/1048=0,006125954
0,006

s-33cm
hśr-8,16cm
l- obliczamy z Twierdzenia Pitagorasa
332 =1089
8,162 =66,5866
67
fk=hśr/l
fk=8,16/67=0,121791044
0,12

6. OBLICZANIE NIEPEWNOŚCI I DYSKUSJA BŁĘDÓW:
a) POMIAR pomiar fizyczny, czynności doświadczalne służące ustaleniu wartości pewnych wielkości fizycznych.
b) Niepewność bezwzględna
x x
(33 1)cm

c) Niepewność względna
x-1cm
x-30cm
x/x=1/30
1/30*100%=3,3%

d) Niepewność sumy i różnicy
x1=1cm
x2=1,5cm
x1+x2
1+1,5=2,5cm

e) Metoda NKP- jest to metoda Najmniej Korzystnego Przypadku zastosowana do szacowania niepewności pomiarowych pomiaru złożonego.


V=s/t
Vmax= smax /tmin
V min= smin /t max
V=1/2 (Vmax - Vmin)


Drewniany domek
-(dla statycznego):
Vmax = 33cm/0,93s
Vmax =35,98387096
35cm/s
V min =33cm/1,13s
V min =29,20353982
29cm/s
V=1/2 (35-29)=3
-(dla kinetycznego):
Vmax =33cm/0,94s
Vmax =35,10638297
35cm/s
V min =33cm/1,97s
V min =16,75726903
17cm/s
V=1/2(35-17)=9
Szklany kieliszek
-(dla statycznego):
Vmax =33cm/0,57s
Vmax =57,89463684
58cm/s
V min =33cm/0,84s
V min =39,28571428
39cm/s
V=1/2(58-39)=9,5
-(dla kinetycznego):
Vmax =33cm/0,93s
Vmax =35,98387096
31cm/s
V min =33cm/1,29s
V min =25,58139534
26cm/s
V=1/2(31-26)=2,5

7. WNIOSKI:
-tarcie statyczne jest większe od tarcia kinetycznego
-czas trwania tarcia statycznego i kinetycznego zależy od rodzaju materiału
-rzeczy wykonane z tworzywa szklanego mają mniejszą wysokość średnią od rzeczy wykonanych z tworzywa drewnianego
-trudno jest zmniejszyć czas na drodze 33cm, ponieważ jest za krótka
-moje wyniki dużo by się różniły od profesjonalnych, ponieważ nie mam wystarczająco dobrych możliwości na wykonanie tego doświadczenia
-pomiary zależą od masy przyboru użytego w doświadczeniu