Kezdőlap


Feladat:	5. fizika mérési feladat	Korcsoport: 16-17	Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):	Divós Ferenc , Farkas Ferenc , Kucsera Gábor , Szabó András , Tóth András
Füzet:	1977/április, 188 - 189. oldal		PDF \| MathML
Témakör(ök):	Mechanikai mérés, Csúszó súrlódás, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):	Feladatok: 1977/január: 5. fizika mérési feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Mivel ismereteink szerint a súrlódási együttható jó közelítéssel független a sebességtől, a sebességfüggés kiméréséhez pontos erőmérés és a sebesség nagy változtatása szükséges. Vigyázni kell a felület homogenitására és arra, hogy a mozgás során a csúszó tárgy ne remegjen be, mert ekkor az átlagos nyomóerő erősen különbözik a rezgés nélküli esetben mérhetőtől.
Az erőt $1, 1$ newton (110 pond) végkitérésű dinamométerrel mértük, amelynek pontossága $0, 01$ N volt. Célszerű a tárgyat állni hagyni és a felületet mozgatni alatta. Ennek az az előnye, hogy a dinamométer áll és nem kell figyelembe venni a közegellenállást.
A mérés elrendezését az 1. ábra mutatja.

1. ábra

Súrlódó felületként egy végtelenített, 1 méter hosszú gumiszál szalad körbe, és egy hosszában felvágott PVC cső alul súllyal terhelve adja a másik felületet.
Amint azt Feynman: ,,Mai fizika I.'' című könyvében is olvashatjuk, a súrlódási együttható nagyon érzékeny a súrlódó felületekre. Hogy stabil erőt tudjunk mérni, be kellett szórni krétaporral a gumiszálat. Tehát a leírt mérés kréta porozott gumi és PVC felület csúszási viszonyait vizsgálja.
A mérést nem sikerült úgy megvalósítani, hogy a csúszó felület vízszintesen mozogjon, így a vízszintestől való eltérés szögét (

9, 2^{\circ}

) a számításnál korrekcióba kellett venni.
A sebességet a gumiszálra tett krétajel segítségével 10 fordulat idejének mérésével határoztuk meg. A mérési adatok a következők:

\begin{matrix} 10 fordulat ideje (s) & 48, 2 & 27, 8 & 16, 3 & 10, 8 & 7, 4 & 6, 0 \\ sebesség (m/s) & 0, 21 & 0, 36 & 0, 61 & 0, 92 & 1, 35 & 1, 66 \\ mért erő (N) & 0, 47 & 0, 48 & 0, 48 & 0, 49 & 0, 50 & 0, 50 \\ sárlódási együttható & 0, 202 & 0, 209 & 0, 209 & 0, 217 & 0, 224 & 0, 232 \end{matrix}

μ

súrlódási együtthatót a

\begin{matrix} μ G cos α = F - G \cdot sin α \end{matrix}

összefüggésből határoztuk meg, ahol

G = 1, 31

N a PVC súlya a nehezékkel együtt,

F

a mért erő,

x

pedig a korábban említett

9, 2^{\circ}

.
A dinamométer pontatlansága miatt az erő és így a súrlódási együttható hibája kb.

2 %

.
A mérés eredményeit a 2. ábrán szemléltetjük.

1. ábra

A vízszintes tengelyre a sebességet

(v)

, a függőlegesre a súrlódási együtthatót

(μ)

mértük föl. Az egyes pontokhoz feltüntettettük a súrlódási együttható mérési hibáját is, a sebességmérés hibája ebben az ábrázolásban elhanyagolható. Azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a gumi és a PVC krétázott felülete között a súrlódási együttható, ha csekély mértékben is, de határozottan növekszik a sebességgel.

Divós Ferenc (Sopron, Berzsenyi D. Gimn., IV. o. t.)

Megjegyzés. A súrlódási együttható az érintkező anyagoktól függően a sebességgel nemcsak növekedhet, hanem csökkenhet is.