理论力学实验报告.docx

《理论力学实验报告.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《理论力学》摩擦实验实验报告（2014~2015学年第二学期）专业：工程力学学院：航空航天与力学学院小组成员学号：姓名：王云林周培钊梁浩光管箫杨周洋张鑫实验目的1.测定木与铁之间的静滑动摩擦系数。2.测定当滑块高度较大时，在斜面上保持平衡所需的最大与最小荷载并作受力分析。3.处理实验数据，计算理论值并与测量值作误差分析。4.使学生更好地理解摩擦本质并提高学生的动手实践能力。实验装置与仪器●装置本实验用MC50摩擦实验装置来完成。MC50摩擦实验装置是由滑板倾角调整机构、角度显示机构组成。通过滑块在不

2、同材质的滑道上运动，可以测定物体的摩擦角并显示角度。可以进行在不同情况下物体滑动、翻倒的演示。1、滑道倾角的调节：滑道倾角可通过两种方式调节，即电机快速调整和手动慢速微调。2、角度的显示：通过角度传感器和显示仪表即时反映滑道倾角的变化值，角度显示精度值为0.01度。1、滑道角度显示仪2、手动微调按钮3、电动调节按钮4、电动调节角度5、角度调节电源开关6、光电门7、滑道8、手动微调9、计时器显示仪10、计时器操作键11、光电门接入端口12、计时器电源开关13、活动平台调节仪14、活动平台●仪器砝码、铁

3、块（680g、30×30×100mm）、滑轮、托盘（30g）等。实验内容1、通过改变斜面倾角测量木与铁间的静摩擦系数。2、当滑块较高时，在一定的倾角下，在其自重作用，测定滑块向下滑动时的荷载及滑块向上倾倒时荷载。实验原理●静摩擦因数的推导当滑道倾角为θ时，若物块恰好不滑下，则此时SΣFx=0：mgsinθ-Fs=0SΣFy=0：N-mgcosθ=0又因为Fs=Nfs得fs=tanθjθ●物块在斜坡上的受力分析1、倾斜角25°时向下滑动（或倾倒）时的理论载荷推导假设滑块质量为m，底面边长为a，高b，滑

4、道ψ倾角，以沿滑道向下的方向为x轴方向，垂直于滑道向上的方向为y轴方向，其受力分析右图所示。由于静摩擦系数 fs= tanθ(θ为摩擦角)，因此当ψ>θ 时，滑块可沿滑道下滑（或倾倒）。（1）假设滑块向下滑动∑ Fy=0； N-mgcosψ=0                            ∑ Fx=0；mgsinψ=mgcosψfs+Ft1（2）假设滑块向下翻倒以滑块的左下角为矩心,由于此时支持反力和摩擦力通过矩心，可列出物块的力矩平衡方程ΣMo=0；（a/2）×mgcosψ+b×Ft2-

5、（b/2）×mgsinψ=0Ft=max（Ft1，Ft2）ψ1、倾斜角25°时向上滑动（或倾倒）时的理论载荷推导（1）假设滑块向上滑动∑Fy=0；N-mgcosψ=0∑Fx=0；mgsinψ+mgcosψfs=Ft1以滑块的左下角为矩心,由于此时支持反力和摩擦力通过矩心，可列出物块的力矩平衡方程ΣMo=0；（a/2）×mgcosψ-b×Ft2+（b/2）×mgsinψ=0（2）假设滑块向下翻倒Ft=min（Ft1，Ft2）实验操作●静摩擦系数实验a、调整好滑道倾角角度以滑块放在滑道下端时不下滑时为准

6、（此时角度较小）；b、旋转手动微调按钮，将滑道的倾角慢慢调大，直到滑块达到将滑未滑时止，记下此时的滑道倾角，即为滑块的摩擦角；c、重复上述步骤，记下十个数据，去掉最大值与最小值，将剩余八组数据求平均数。d、将所测得的倾角代人静摩擦系数公式，即可得到所测木与铁间静摩擦系数。●滑块斜面上滑动与翻倒实验a、打开滑道调节机构的总电源，并按下电动调节按钮，逆时针旋转按钮，将滑道倾角调整到适当的角度（25度）。b、利用活动平台调节仪将活动平台调节至水平。c、将与托盘相连的线穿过活动平台的孔洞（细线与空洞边缘不接

7、触），并绕过滑轮，将线的另一端系在滑块上。d、在托盘里放一定重量的砝码，使得滑块在滑道上保持静止，然后再慢慢的增加砝码，直到滑块开始向上滑动或翻倒为止，记下此时的砝码重量。e、将砝码慢慢减少，直到滑块开始向下滑动或翻倒为止，记下此时的砝码重量。如此记下三组数据。f、将器材收置原位，关闭实验装置电源。数据记录与处理●测量静摩擦因数数据测量次数测量角度θ/°计算静摩擦因数fs测量次数测量角度θ/°计算静摩擦因数fs115.440.2761613.340.2371216.37舍去712.750.22623

8、12.510.2218813.690.2435412.440.2205912.870.2284512.31舍去1013.830.2461静摩擦因数fs平均值：fs=0.2375●翻倒和滑动的临界外力值物块质量680g；托盘质量30g；物块尺寸长30mm宽30mm高100mm；斜面的倾角25°；° 重力加速度 g = 9.8 m/s2； 利用推导出来的公式分别求出上翻和下滑的理论拉力上滑理论值：4.337N；上翻理论值：2.364N；下滑理论值：1.382N;下翻理论值