Folyadékok és gázok mechanikája » Csúszási súrlódás mérése

Jelenség leírása

Mérjük meg, hogyan függ az olajozott, sík felületek között fellépõ csúszási súrlódási erõ a nyomóerõtõl, valamint a sebességtõl!

Eszközök

erőmérő, hosszú vonalzó vagy mérőszalag, stopper

Magyarázat

A mérés elvégzésekor a legnagyobb technikai problémát az egymáson csúszó felületek egyenletes sebességgel való mozgatása, illetve eközben a sebesség és a súrlódási erõ egyidejû mérése okozza. Ezt a nehézséget Megyeri Szabolcs oldotta meg a legelegánsabban, az õ mérési elrendezése látható az 1. ábrán. Fúrógéppel egyenletes sebességgel forgatott hengerre fölül egy, a hengerpalásthoz simuló csúszó papucs nehezedik, melyhez érintõ irányban egy rugós erõmérõ kapcsolódik. A fúrógép fordulatszámát szabályozva változtathatjuk a súrlódó felületek relatív sebességét. A csúszó papucsra helyezett nehezékek (és a papucs saját súlya) megegyezik a nyomóerõvel, a súrlódási erõt pedig a rugós erõmérõn olvashatjuk le. A felületek olajozását egy olajba mártott puha ecset biztosítja, mely finoman hozzáér a forgó koronghoz.

1. ábra

Megyeri Szabolcs a forgó tárcsa kerületi sebességét is igen ötletesen mérte. A társa egy kerékpár-dinamót hajtott meg, s ennek feszültsége jó közelítéssel egyenesen arányos a tárcsa sebességével. Az arányossági tényezõ alacsony fordulatszámon végzett kalibrációs mérésekkel állapítható meg.

(Az 1-20 m/s tartományban) nyolc különbözõ sebességérték és (a 0,9-3 N tartományban) hét különbözõ nyomóerõ mellett mérte a súrlódási erõt. Mérési eredményeinek egy része az 1. és 2. grafikonon látható. (Minden mérési pont három azonos beállítású, de egymástól független mérés átlaga.)

1. grafikon

2. grafikon

Az 1. grafikonról látható, hogy a súrlódási erõ a nyomóerõt növelve növekszik, azonban a két erõ közti összefüggés nem pontosan lineáris. A 2. grafikonról megállapítható, hogy a súrlódási erõ függ a súrlódó felületek sebességétõl, sõt, nagyobb nyomóerõk esetén ez a függés igen bonyolult is lehet. Érdekes eredmény, hogy bizonyos esetekben a súlódási erõ olajozott felületek között is nagyobb lehet, mint a nyomóerõ (azaz \mu\ge1). Ennek az az oka, hogy Megyeri Szabolcs viszonylag nagy, néhány m/s-os sebességek mellett végezte méréseit, és ekkora sebességeknél számottevõ lehet az olaj viszkozitásából adódó ellenállás. Major Zsuzsanna (Stuttgart, Friedrich-Eugens Gymnasium, II. o.t.) egy nagyságrenddel kisebb sebességek mellett (0,1-0,2 körüli értékeket kapott. (A mérési eredmények függhetnek a felhasznált olaj minõségétõl is.)

Látható, hogy a csúszási súrlódási erõ igen bonyolult, sokféle paramétertõl függhet, s ez a függés matematikai formulákkal nehezen fejezhetõ ki. A mechanikai feladatok megoldása során használt ,,súrlódási erõ = súrlódási együttható xxnyomóerõ'' összefüggés e bonyolult kapcsolatnak egy nagymértékben leegyszerûsített közelítése.

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Major Zsuzsanna
  • Megyeri Szabolcs
  URI STRING  
/show/660/F-B-G
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
613,352 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0007
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0104
Total Execution Time  0.0111
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0003   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('1af6b9edef11c250e6881f9c592df1c2''3.239.233.139''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1610744709) 
0.0003   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0004   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '660' 
0.0005   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '660' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '660' 
0.0002   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '660' 
0.0003   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '660' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '660' 
0.0046   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '660'