Návody na pokusy

Článků v rubrice: 72

Měření smykového tření

Ukažme si, jak relativně snadno a rychle naměřit a vypočítat součinitele statického a dynamického smykového tření. Měření budeme provádět v programu Logger Lite na notebooku, k němuž připojíme rozhraní Vernier Go!Link a siloměr Vernier DFS-BTA. Jako testovací předmět použijeme telefonní seznam Zlaté stránky, jímž budeme smýkat po podlaze.

Fotogalerie (6)
Základní vybavení

Nejdříve trochu teorie
Nahlédneme-li do Wikipedie, zjistíme u hesla tření toto: Smykové tření je pro poměrně velký rozsah rychlostí téměř konstantní. Avšak při uvádění tělesa do pohybu (za jinak stejných podmínek) je tření větší než u tělesa pohybujícího se. Rozlišuje se proto smykové tření klidové (statické) a za pohybu (kinematické). Stejným způsobem rozlišujeme také součinitele tření na statický f0 a kinematický f.

Součinitel smykového tření f resp. f0 se vyskytuje ve vzorci FT = f FN, jde tedy o koeficient úměrnosti mezi třecí silou a silou, jíž je těleso přitlačováno k podložce (obvykle tíha tělesa; v případě, že FT a FN nejsou kolmé, započítáváme pouze kolmý průmět FN)

Háček, program Logger Lite a Zlaté stránky
A nyní se pusťme do měření. K tělesu, jímž budeme smýkat, je potřeba připevnit očko, za které zahákneme háček siloměru. Já jsem ke hřbetu Zlatých stránek jednoduše izolepou přilepil smyčku z obyčejného provázku. Dále je pak vhodné siloměr přepnout na citlivější rozsah (0-10 N).

Zlaté stránky položíme na zem, zahákneme siloměr, v počítači spustíme program Logger Lite a odstartujeme měření. Tahem za siloměr se snažíme pomalu a rovnoměrně smýkat Zlatými stránkami po podlaze.

Když dokončíme měření (automaticky bylo přednastaveno na 10 sekund) na displeji počítače si prohlédneme graf závislosti naměřené síly na čase.

Jak odečítat
Na grafu jsou pro nás zajímavé dvě oblasti. Zeleným kroužkem jsem označil okamžik, kdy došlo k překonání statického tření a Zlaté stránky jsme uvedli do pohybu. Modře jsem pak označil oblast reprezentující rovnoměrné přímočaré smýkání po podlaze. Abychom z těchto oblastí vytěžili nějaká data, proveďme postupně toto:

  • kliknutím na tlačítko „[A] měřítko" nastavíme optimální zobrazení grafu (využije se maximum plochy)

  • označením modré oblasti a kliknutím na tlačítko „[1/2] statistika" zobrazíme statistické ukazatele vybrané oblasti

  • kliknutím na tlačítko „odečet" a najetím kurzorem na pík v zelené oblasti odečteme jeho hodnotu

Vidíme, že třecí síla u statického tření byla 5,443 N, u dynamického pak v průměru 4,214 N. Abychom mohli vypočítat oba součinitele smykového tření, potřebujeme znát ještě tíhu Zlatých stránek. Tíha je síla a my máme siloměr – zjištění tíhy je tedy snadné.

A ještě kolik váží Zlaté stránky
Zavěšením Zlatých stránek na siloměr zjišťujeme, že jejich tíha je 12,479 N. Podělením třecí síly tíhou tedy snadno dostáváme součinitel smykového tření (pro papír smýkaný po linoleu).

Pro statické smykové tření: f0 = 5,443 N / 12,479 N = 0,436

Pro dynamické smykové tření: f = 4,214 N / 12,479 N = 0,338

Vidíme, že dynamické smykové tření je zhruba o 30 % menší než tření statické. Pohledem do Tabulek [1] se mi sice nepodařilo ověřit výše uvedené hodnoty (v tabulkách jsem nenalezl kombinaci papír + linoleum), u známých kombinací však vždy vychází statické tření větší (obvykle o desítky procent) než dynamické, což je v souladu s naším pozorováním.

Literatura:

[1] Mikulčák a kolektiv. Matematické, fyzikální a chemické tabulky pro střední školy. Praha: SPN Praha, 1989.

Více o smykovém tření:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Smykov%C3%A9_t%C5%99en%C3%AD#Smykov.C3.A9_t.C5.99en.C3.AD

Více o programu Logger Lite např. na:
http://www.vernier.cz/podpora/prehled

Jakub Jermář
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Včasná detekce rakoviny slinivky břišní

Karcinom pankreatu nepatří k nejčastěji diagnostikovaným zhoubným nádorům, ale je jedním z nejsmrtelnějších kvůli svému časnému lokálnímu rozšíření a metastatickému chování.

FYKOSí soustředění

O činnosti FYKOS (Fyzikální korespondenční seminář), který rozvíjí a řídí parta studentů z MatFyz, informuje Třípól pravidelně (a rád).

Vodíková revoluce změní globální energetiku

Klimatická změna i napjaté mezinárodní vztahy ohrožující energetickou bezpečnost celých kontinentů. To jsou podle studie poradenské společnosti Enerdata a Francouzského institutu pro mezinárodní ...

V2G znamená Vehicle to Grid

S rozvojem elektromobility se energetikům otvírá další možnost, jak vykrývat výkyvy sítě způsobené větší poptávkou ve špičkách i nestejnoměrnými dodávkami z obnovitelných zdrojů.

Vzduchová baterie, solární mrakodrap, přílivová laguna

Při hledání řešení energetických problémů lidstva se v poslední době ve světě objevila řada netradičních projektů. Izraelský kibuc Yahel nedaleko Rudého moře používá k ...

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail