上图为下方尺子受力图,可列式:
而尺子与地面之间摩擦系数阈值 , 化简可得
我们取了几次搭的比较高的值,代入计算了摩擦系数阈值,并取平均值,结果如下:
尺子间 尺子与地面间摩擦系数阈值 摩擦系数阈值μ1 μ2 0.583370086 0.490957687 0.494346668 0.5219142 0.421750486 0.343241969 0.325906201 0.362410685 H/cm h/cm D/cm L/cm β/弧度 α/弧度 1 2 3 平均
55 55.3 54.8 55.03 26 27.1 27.6 26.90 15 13 13.1 13.70 30.02 30.06 30.55 30.19 0.5232783 0.4472800 0.4431527 0.4710549 0.019433 0.029431 0.051457 0.034366 理论力学实验报告
——柔性摩擦
一.实验原理
人们在劳动中发现,当船只停靠在码头时,只要将缆绳在木桩上缠绕数圈后,自由端上只要施加很小的力,便可将船只固定住。假设一柔索绕一圆柱体,缠绕的角度为θ,一端有一较小的力T0,则另一端可产生很大的拉力T,经过推导可得出一下关系式:
二.实验过程
1.实验器材:
一条柔索,电子称,细沙,砖块,塑料桶,0.5kg、1kg砝码各一个 2.实验步骤:
将0.5kg砝码系于绳子一段,将绳子缠绕圆筒半圈,一圈半,两圈半,在另一端悬挂一沙桶,调整沙子质量,使沙桶恰能匀速下降。
称量沙子与桶总质量,将绳子两端负载换算成重力,计砝码重力T0,沙子与桶总重力为T。
代入公式,计算所得k值即为滑动摩擦系数。 分别更改砝码质量及绳索粗细,重复上述实验。
三.数据处理
0.5kg砝码0圈1圈2圈刚平衡即将运动刚平衡即将运动刚平衡即将运动大筒(d=11.2cm)0.3041.0130.1732.384中筒(d=7cm)0.2531.3130.0694.547小筒(d=4.25cm)0.2221.1620.1293.051.0kg砝码大筒(d=11.2cm)0.6151.8680.2143.9490.09410.801中筒(d=7cm)0.5082.02510.1257.741小筒(d=4.25cm)0.2221.1620.1293.052kg砝码大筒(d=11.2cm)1.2543.5040.3067.502中筒(d=7cm)0.9984.2640.30215.760.077小筒(d=4.25cm)1.0634.0360.34213.810.124
四.实验总结
柔性绳索摩擦系数为0.15。
五.实验感想
经过这次试验,我们明白了其实摩擦力比我们想象中要更加复杂一些,我们在课本中学习到的只是一种简化的模型,在现实生活中它更加复杂。
我们小组曾经几次试图优化实验过程,曾经试图将沙子换成水来让实验环境更加清洁,但是因为水的密度太小导致体积过大最终作罢。树脂模具在梯子上的摆放位置也不是很合适,在摆放中筒和细桶时很难摆放进位置。我们试图通过切割树脂模具来达到理想的实验效果,但是最后将梯子角度进行调整后也达到了实验效果。
三线摆测物体转动惯量
实验目的
1.掌握转动惯量的多种测量方法
2.设计数据处理方法
实验仪器
秒表、游标卡尺、米尺,摆线转盘。
实验原理
依照机械能守恒定律,如果扭角足够小,悬盘的运动可以看成简谐运动,结合有关几何关系得如下公式:
1. 悬盘空载时绕中心轴作扭摆时得转动惯量为:
I0?(1)
M0gRr2?T024?H
其中M0是圆盘质量;g是重力加速度(g?9.800m?s);r、R分别指上下圆盘中心的到各悬线点的距离;H是上下圆盘之间的距离;T0是圆盘转动周期。
2. 悬盘上放质量为M1物体,其质心落在中心轴,悬盘和M1物体对于中心轴共同的总转动惯量为:
2I1?(2)
?M0?M1?gRr4?H2?T12
其中各量与(1)中相对应。
将式(2)变形可得质量为M1物体对中心轴的转动惯量IM1:
IM1?I1?I0
(3)
3.质量为M2的物体绕过质心轴线的转动惯量为I,转轴平行移动距离d时,其绕新轴的转动惯量将变为I??I?M2d,将两个质量相同的圆柱体M2对称地放置在悬盘的两边,并使其边缘与圆盘上同心圆刻槽线切,如图2所示,若实验测得摆动周期为T2,则两
2圆柱体和悬盘对中心轴的总转动惯量为:
I2??M0?2M2?gRr4?H2?T22
(4)
则两个质量为M2的圆柱体对中心轴的总转动惯量为:
IM2?(6)
1?I2?I0?2
由平行轴定理,可从理论上求得:
?12IM2?M2r柱+M2d2
2(7)
图2下圆盘R的测量示意图一
4.(选作)改变上下圆盘之间的距离H(5次),测量下悬盘摆动的周期T0(5次),用作图法处理数据。
实验内容
1. 测量下悬盘的转动惯量I0:
(1)测量上下圆盘旋点到盘中心的距离r和R,其方法如下: