ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣ. ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ τ……………………………………………………………………….. …./…./200.

ΤΑΞΗ Α΄ Λυκ.

Μελέτη ΤΡΙΒΗΣ (στατικής και ολίσθησης) με το Multilog

ΣΤΟΧΟΙ  : 1  Να διαπιστωθεί ότι η μέγιστη στατική τριβή είναι λίγο μεγαλύτερη από την τριβή ολίσθησης και να  

                      μετρηθεί

                  2. Να μετρηθεί η τριβή ολίσθησης και να διαπιστωθεί ότι :

·       Δεν εξαρτάται από το εμβαδό της επιφάνειας επαφής

·       Είναι ανάλογη με την κάθετη δύναμη που δρα στα ολισθαίνουσες επιφάνειες

·       Εξαρτάται από το είδος των επιφανειών επαφής

                  3. Να υπολογισθεί ο συντελεστής τριβής ολίσθησης

Όργανα – Υλικά

1. Ένα τούβλο ( 6 ή 9 οπών)με περιτύλιγμα χαρτιού - σπάγκος 1m με θηλιά – ένας σφιγκτήρας

2. Αισθητήρας δύναμης (Force_10) σε σύνδεση με το Multilog ( Βάρος αισθητήρα ~ 1.4Ν )

Πειραματική διαδικασία

1. Τυλίγουμε ένα τούβλο με χαρτί, προσέχοντας ώστε μια μικρή και μια μεγάλη πλευρά του να έχουν μόνο χαρτί

2. Τοποθετούμε το τούβλο με τη μεγάλη πλευρά στον πάγκο του καθηγητή και στην επάνω πλευρά στερεώνουμε – με σελοτέιπ – τον αισθητήρα δύναμης, ρυθμισμένο στην κλίμακα ± 10Ν. Από το άγκιστρο του αισθητήρα περνάμε τη θηλιά του σπάγκου με τον οποίο θα τραβάμε οριζόντια το σύστημα αισθητήρας – τούβλο , κατά την ολίσθηση. Φροντίζουμε να τοποθετήσουμε στο άλλο άκρο του πάγκου κάποιο αντικείμενο που να μας διευκολύνει στο να διατηρούμε το σπάγκο οριζόντιο (π.χ. το σφιγκτήρα ή μια τροχαλία) και με σταθερή διεύθυνση.

3. Διαδικασία σύνδεσης Multilog - Η/Υ και ρυθμίσεις

* Συνδέουμε το Μultilog στον H/Y (COM 1) και, με το μετασχηματιστή, στο δίκτυο

* Ανοίγουμε τον Η/Υ και περιμένουμε να ολοκληρωθούν οι διαδικασίες έναρξης

* Ανοίγουμε το Μultilog και συνδέουμε τον αισθητήρα δύναμης στην Ι/Ο-1

* Ενεργοποιούμε στον Η/Υ το πρόγραμμα DB Lab 3.2 και στο παράθυρο που ανοίγει ακολουθούμε την εξής

διαδρομή Καταγραφέας --> Ρυθμίσεις επικοινωνίας --> Προσπάθεια σύνδεσης

(Αν στο σχετικό παράθυρο που ανοίγει εμφανιστεί η ένδειξη ότι η είσοδος COM 1 είναι απασχολημένη τότε στην Προσπάθεια σύνδεσης εμφανίζεται το παράθυρο Αποτυχία και η σύνδεση Μultilog και Η/Υ δεν είναι δυνατή. Τότε κλείνουμε το παράθυρο, με ΟΚ, κλείνουμε και το παράθυρο Θύρα επικοινωνίας και επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία.)

* Όταν εμφανιστεί το παράθυρο Συνδέθηκε πατάμε ΟΚ και συνεχίζουμε με

* Καταγραφέας --> Πίνακας ελέγχου και στο παράθυρο ελέγχουμε αν έχει αναγνωριστεί ο αισθητήρας δύναμης στην είσοδο 1. Αν δεν έχει αναγνωριστεί τον ορίζουμε από τη λίστα αισθητήρων που εμφανίζεται αν ενεργοποιήσουμε το πεδίο της εισόδου 1.

* Στο πεδίο Ρυθμός ορίζουμε 25 μετρήσεις/second

* « « Σημεία « 200 μετρήσεις , δηλαδή ο χρόνος της μέτρησης θα είναι 8s.

4. Είμαστε έτοιμοι να κάνουμε το πείραμα.

α) Πατάμε Λήψη δεδομένων και αρχίζει να εμφανίζεται η γραφική παράσταση. Αφήνουμε το σύστημα να ολοκληρώσει τις μετρήσεις, οπότε διαπιστώνουμε ότι ο αισθητήρας παρουσιάζει απόκλιση μηδενός, δηλαδή χωρίς να ασκούμε δύναμη αυτός δείχνει μια σταθερή τιμή F0, την οποία βρίσκουμε τσεκάροντας με βέλος (διπλό κλικ), ένα σημείο της γραφικής παράστασης.

Σημειώνουμε F0 = ……….Ν και κλείνουμε το παράθυρο της γραφικής παράστασης.

β) Πιάνουμε, χαλαρά, το σπάγκο που θα τραβήξουμε το σύστημα να ολισθαίνει και ελέγχουμε σε ποιο ύψος θα τον τραβάμε, ώστε να διατηρείται οριζόντιος.

Πατάμε Λήψη δεδομένων και μόλις αρχίσει να εμφανίζεται η γραφική παράσταση ξεκινάμε, αργά, το τράβηγμα του σπάγκου μέχρι να αρχίσει η ολίσθηση και στη συνέχεια προσπαθούμε να επιτύχουμε ισοταχή κίνηση ως το τέλος των μετρήσεων.

Για να εξοικειωθούμε επαναλαμβάνουμε το πείραμα μερικές φορές και κρατάμε μια γραφική παράσταση, όπως στο σχήμα1

Σχήμα 2

Στην παραπάνω καμπύλη πρέπει να γίνουν 2 παρεμβάσεις

α) Η έναρξη του πειράματος να αντιστοιχεί στο μηδέν της δύναμης

β) Η δύναμη να έχει θετικές τιμές (διότι ο αισθητήρας κατά την έλξη αποδίδει αρνητικό πρόσημο στη δύναμη).

Αυτό επιτυγχάνεται ως εξής :

Επιλέγουμε (από τα μενού) Ανάλυση --> Περισσότερα … --> Επιλέξατε , επιλέγουμε τη σχέση της δύναμης, όχι το Τ, και πατάμε ΟΚ.

 Στο πεδίο των συναρτήσεων ψάχνουμε και ενεργοποιούμε τη Γραμμική. Προκύπτει ο τύπος C2 + C1.G1. Στο πεδίο της σταθεράς C2 θέτουμε την απόκλιση μηδενός F0 που βρήκαμε στην αρχή και στο πεδίο της σταθεράς C1 την τιμή -1 και πατάμε ΟΚ. Θα προκύψει γραφική παράσταση όπως στο επόμενο σχ. 2

5. Επεξεργασία

1. Σημειώνουμε τη μέγιστη τιμή της στατικής τριβής (ανώτερο σημείο της ανόδου) Τστ = …………..Ν

2. Επειδή το οριζόντιο τμήμα της καμπύλης , που αντιστοιχεί στην τριβή ολίσθησης δεν είναι ομαλό, πάμε να βρούμε μέσω του λογισμικού μια , περίπου, «μέση τιμή».

- Επιλέγουμε το «οριζόντιο» τμήμα της καμπύλης και κάνουμε  Μεγέθυνση

- Επιλέγουμε Ανάλυση --> Προσαρμογή καμπύλης και στο παράθυρο που ανοίγει μετακινούμε τους δύο δρομείς , στο κάτω μέρος του παραθύρου, ώστε να προκύψει η ευθεία του διπλανού σχήματος 3. Ταυτόχρονα η σχετική εξίσωση Υ(t) μας δίνει , με το σταθερό όρο, τη «μέση τιμή» της τριβής ολίσθησης.

6. Μπορούμε να :

α) επαναλάβουμε το πείραμα γυρίζοντας το τούβλο, ώστε να ολισθαίνει με τη μικρή πλευρά, για να διαπιστώσουμε ότι η τριβή ολίσθησης είναι ανεξάρτητη από το εμβαδό της επιφάνειας επαφής.

β) κρεμάσουμε το τούβλο από τον αισθητήρα και να βρούμε το βάρος του, για να υπολογίσουμε το συντελεστή τριβής ολίσθησης.

γ) σύρουμε το τούβλο σε άλλη επιφάνεια (π.χ. χαρτί ) για να διαπιστώσουμε ότι η τριβή εξαρτάται από το ζεύγος των επιφανειών επαφής.

ΚΙΝΗΣΗ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΚΑΙ ΤΡΙΒΗ

Το παρακάτω γράφημα προέκυψε από την καταγραφή Τριβής και Μετατόπισης ενός σώματος που αρχικά ήταν ακίνητο και στη συνέχεια κινείται με σταθερή ταχύτητα.

ΕΚΦΕ Λάρισας – ΕΚΦΕ Ελασσόνας 10ος /2005