同济大学理论力学摩擦实验报告
理论力学第五章摩擦(Y)
目
CONTENCT
录
• 摩擦基本概念及分类 • 静摩擦 • 动摩擦 • 滚动摩擦 • 摩擦在工程中的应用与案例分析 • 总结与展望
01
摩擦基本概念及分类
摩擦定义与性质
摩擦定义
两个相互接触的物体在相对运动或相对运动趋势时，在接触面上 产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的现象。
动摩擦系数
动摩擦系数是描述动摩擦力与正压力之间 关系的物理量，用μ表示。动摩擦系数的大 小取决于接触面的材料、粗糙程度、温度、 湿度等因素。
VS
影响因素
影响动摩擦系数的因素包括接触面的材料 性质、表面粗糙度、温度、湿度、滑动速 度等。一般来说，表面越粗糙，动摩擦系 数越大；温度升高，动摩擦系数减小；湿 度增加，动摩擦系数也会减小。
02
静摩擦
静摩擦现象及条件
静摩擦现象
两个接触面在相对静止时，由于表面粗糙不 平，存在微小的凹凸部分相互啮合，使得一 个物体在另一个物体表面上滑动时需要克服 一定的阻力，这种阻力称为静摩擦力。
静摩擦条件
产生静摩擦必须满足以下条件：两物 体接触面粗糙不平；两物体间有正压 力；两物体间有相对运动趋势。
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力的分解法
在某些情况下，可以将静摩擦力分解为两个分力，分别沿接触面的切向和法向方向。通过 求解这两个分力的大小和方向，可以确定静摩擦力的大小和方向。
力的合成法
当物体受到多个力的作用时，可以通过力的合成方法求解静摩擦力的大小和方向。首先， 将各个力按照平行四边形法则进行合成，得到合外力的大小和方向；然后，根据二力平衡 条件求解静摩擦力的大小和方向。
04
滚动摩擦
滚动摩擦现象及条件
摩擦力实验报告
通过对上述三个猜想的实验与分析,我们可以得出结论：
滑动摩擦力的大小与作用在物体表面上的压力有关,与接触面的粗糙程度有关，与物体与接触面接触面积的大小无关。其中其他条件相同时，压力越大，摩擦力越大。
记得实验数据如下表：
接触面
对物体表面产生的压力
压力FN
摩擦力F
木板与木块最大面
木块的重力+2个钩码的重力
2.75N
F1=0。70N
木板与木块第二大面
木块的重力+2个钩码的重力
2.75N
F2=0.70N
（其中木块和钩码的重力同上,测量比较得木块的最大面和第二大面）
分析与结论:
因为F1=F2,
所以滑动摩擦力的大小与物体与接触面接触面积的大小无关。
F3=0。95N
（其中，测得的木块重力为1。55N，钩码重力为0。60N）
分析与结论：
因为F1<F2〈F3，
所以滑动摩擦力的大小与作用在物体表面上的压力有关,且其他条件相同时，压力越大，摩擦力越大。
猜想2：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
实验步骤：
1、把长木板放在水平桌面上；
2、将带钩木块放在长木板上，将4个钩码放在木块上，用弹簧测力计钩住木块，沿水平方向匀速拉动木块，记得拉力为F1；
3、将毛巾平铺固定在木板上，重复步骤2,记得拉力为F2;
记得实验数据如下表：
接触面
对物体表面产生的压力
压力FN
摩擦力F木板与木块最大面源自木块的重力+4个钩码的重力
3。95N
F1=0.95N
毛巾与木块最大面
木块的重力+4个钩码的重力
3.95N
F2=1。50N
摩擦力与运动的实验研究
实验装置
实验台：用于放置实验材料和仪器
滑块：用于模拟物体在摩擦力作用下的运 动
力传感器：用于测量滑块受到的摩擦力
运动传感器：用于测量滑块的运动速度 数据采集系统：用于采集和处理实验数据
摩擦力与运动的 实验研究
汇报人：XX
目
录
01 实验目的
02 实验材料
03 实验步骤
04 实 验 结 6 实 验 注 意 事 项
PART 01 实验目的
探究摩擦力与运动的关系
目的：了解摩擦力对物体运动的影响 实验方法：控制变量法 实验材料：木板、小车、弹簧测力计等 实验步骤：设置不同条件，观察小车的运动情况，记录数据，分析结果。
尺
调整实验装置： 确保滑块在木 板上滑动顺畅， 弹簧能够准确 测量滑块的位
移
记录实验数据： 在滑块滑动过程 中，记录滑块的 位移和弹簧的伸 长量，以便进行
分析和计算
进行实验操作
准备实验器 材：木板、 滑块、弹簧 测力计、刻
度尺等
调整滑块位 置：使滑块 与木板接触， 但不产生摩
擦力
测量滑块受 到的摩擦力： 用弹簧测力 计拉动滑块，
实验数据：列 出实验中测量 的数据，如摩 擦力、运动速 度等
实验结论：根 据实验数据得 出结论，如摩 擦力与运动速 度的关系等
实验改进：提 出可能的实验 改进措施，以 提高实验结果 的准确性和可 靠性
PART 05 实验结论应用
在实际生活中的应用
汽车轮胎：选择合适的轮胎材质和花纹，以增加摩擦力，提高行车安全。 运动鞋：选择合适的鞋底材质和花纹，以增加摩擦力，提高运动性能。 家具：选择合适的家具脚垫，以增加摩擦力，防止家具滑动。 道路建设：选择合适的路面材料和设计，以增加摩擦力，提高行车安全。
同济——理论力学 摩擦
12
自锁在工程中的应用
P
α
α
α
黄沙输送带的锥角值α 千斤顶
13
14
15
锥体摩擦离合器自锁条件
R N
α
m
合 离
ρ
Fmax
m
自锁条件： 自锁条件
α≤ρ
16
小 结 2 静摩擦力 ： 2 动摩擦力：
0 ≤ F ≤ Fmax 由平衡方程确定
F ′ = f FN 由动滑动摩擦定律确定
2 最大静摩擦力： Fmax = f S FN 由静滑动摩擦定律确定
y
FT FP θ
ϕ Fs FN
x
∑Y = 0
FN + FT sinϕ − FP cosθ = 0
设达到临界状态，则有： Fs = f s FN sin θ − f s cosθ 解出：FT = FP cosϕ − f s sin ϕ 记为： = FQ min 结论： 平衡时, FQ的值为： FQ min ≤ FQ ≤ FQ max 29
26
例 已知： A块重 FP , θ , ϕ, 物块与斜面间的 摩擦因数为 fs 。 求：能使A块保持平 衡的 FQ 的值。 取A块，分析受力 解： 摩擦力的方向？ ○设有上滑趋势。
A θ
ϕ FQ
y
FT FP θ
ϕ Fs FN
x
此时，摩擦力方向如图。 建立坐标系如图。
27
∑X = 0
FT cosϕ − FP sinθ − Fs = 0
解得：
①
2 N ′ = N A = ⋅ 500 = 333 N A 3
33
㈡ 研究轮 O1
∑ Y = 0, N B − N A − W = 0
理论力学(4.4)--摩擦
实验1 静、动(低速)滑动摩擦系数测试一、实验目的1．掌握静、动(低速)滑动摩擦系数测试原理与操作方法。
2．观察温度、湿度、表面光洁度等因素对静滑动摩擦系数的影响。
3．观察速度变化(低速范围内)及温度、湿度等因素对动滑动摩擦系数的影响。
4．加强学生对摩擦机理复杂性的感性认识。
二、实验性质设计、探索型实验。
三、实验装置1．摩擦系数实验台(图1)2．光电测速仪3．铝、钢、铜、橡胶板4．试块：铝、钢、铜四、实验背景与基本原理摩擦机理十分复杂，现行教材中的静摩擦定律(库仑定律)仅是近似的，它远不能完全反映出静滑动摩擦系数的复杂现象。
通过实验，学生亲自观察到滑动摩擦系数受外界诸多因素的影响，加强对摩擦现象复杂性的感性认识，扩展知识面。
同时培养学生树立实事求是的科学研究作风。
静滑动摩擦系数的测定原理：放置在斜面上的物体处于要动未动的临界状态时，斜面的倾角等于摩擦角，从而导出静滑动摩擦系数f 等于斜面倾角的正切值，即。
αφαtan =f 图1动滑动(低速)摩擦系数测定原理：让物体沿斜面运动。
由光电测速仪(毫秒计)测出其瞬时加速度，由牛顿二定律计算出动滑动摩擦力，利用动滑动摩擦库仑定律，得到动滑动摩擦系数。
五、实验步骤及注意事项首先调整实验台4个垫脚，将台面调至水平(气泡在中央)。
静滑动摩擦系数测定：1．将被测物体置于可动板上，慢慢摇动手柄，记录下物块欲动(未动)瞬时的角度(重复3-5次)。
2．物块及板，重复以上步骤。
3．给板加温，重复以上步骤。
4．板面湿度变化，重复以上步骤。
动滑动摩擦系数测定：1．调节支架上螺母使光电感应器降至稍高于试块，且试块上的铜片能遮住光电门上的圆孔的高度。
2．将光电测速仪与电源连接好，将光电门线插入左起第1，第3插口(注意一定要接驳可靠，按下电眼开关)。
3．按功能键调至加速度档。
4．将板调至试块可以滑动的角度，手持试块静止在离光电门较近位置(注意：使试块上的铜片能顺次通过光电门)。
5．松开手，让物块在光电门中间沿直线轨迹平动滑下(注意不要发生转动)。
理论力学摩擦实验报告
理论力学摩擦实验实验报告姓名：***学号：*******时间：2012年10月11日星期四晚6:30——8:00摩擦现象在日常生活和工程中普遍存在，摩擦力的存在既有不利的方面，如阻碍物体运动，消耗能量，并磨损机件等；也能为人们所利用，如利用摩擦力传动和制动等。
所以研究摩擦力的性质就显得尤为重要，我们知道摩擦力与接触面的正压力成正比，这个系数就是摩擦因数，而且在滑动摩擦和静摩擦两种情况下的值不相同。
由于多数情况下，正压力、摩擦力、物体所受拉力三力不汇交，于是就有物体先滑动还是先翻到的差别。
所以我们本学期就在理论力学的学习过程中，加入的对摩擦性质的研究实验。
我们在10月11日晚上对静摩擦因数、动摩擦因数和物块的滑动和翻到等三项进行了研究。
一、实验目的1. 测量木与铁之间的静摩擦因数ƒs。
2. 测量木与铁之间的静摩擦因数ƒd。
3. 分别测量并验证木滑块在一定倾角的铁质滑道在上保持平衡时所加力的范围。
二、原理摘要1. 静摩擦因数的推导当滑道倾角为ϕ时，若物块恰好不滑下，则此时∑F x = 0：mg sinϕ -ƒ = 0∑F y = 0：N - mg cosϕ = 0又因为ƒ = Nƒs得ƒs = tanϕ2. 动摩擦因数的推导x方向：mg sinϕ = ƒ + may方向：N = mg cosϕ且ƒ = Nƒd解出动摩擦因数的计算公式为：ƒd = tanϕ−agcosϕ3. 物块在斜坡上的受力分析（1）上翻情况：以滑块的右下角为矩心,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= Fℎ程：P sinθℎ2得F =sinθP2（2）下滑情况：将物块所受的力分解到x和y两个方向。
∑F x = 0：P sinθ= F+ƒ∑F y = 0：mg cosθ=NN又因为摩擦定律：ƒ=ƒs三、仪器和装置1. MC50摩擦实验装置（包含光电门和加速度显示屏）2. 滑动摩擦小车（包括遮光板）3. 定滑轮4. 实验物块（用于翻到和滑动实验）5. 砝码托盘和砝码四、内容步骤1. 静摩擦因数的测量滑块木质的一面接触铁质滑道，缓慢增大滑道的倾角，先用自动增大按钮快速增大角度，然后用手动旋钮调节滑道的倾角，当滑块恰好不滑下时，记下此时滑道的倾角。
测量物体动摩擦系数实验报告
测量物体动摩擦系数实验报告一、实验目的1、掌握测量物体动摩擦系数的实验方法。
2、学会使用相关实验仪器，提高实验操作能力。
3、深入理解动摩擦力与正压力之间的关系。
二、实验原理当一个物体在水平面上运动时，其所受的动摩擦力与正压力成正比，即：＄f ＝＼mu N$，其中$f$为动摩擦力，＄＼mu$为动摩擦系数，＄N$为正压力。
通过测量物体在水平面上运动时所受的动摩擦力和正压力，即可计算出动摩擦系数。
三、实验器材1、长木板一块，一端带有定滑轮。
2、长方体木块一个。
3、细绳一根。
4、托盘及砝码若干。
5、弹簧测力计一个。
四、实验步骤1、将长木板水平放置，并在一端安装定滑轮。
2、用细绳一端系在长方体木块上，另一端通过定滑轮与弹簧测力计相连。
3、在木块上放置托盘，并逐渐添加砝码，记录每次添加砝码的质量$m$。
4、水平拉动弹簧测力计，使木块在长木板上匀速运动，读出弹簧测力计的示数$F$。
5、根据砝码的质量计算出正压力$N ＝（m ＋ M)g$，其中$M$为木块的质量，＄g$为重力加速度（取$98m/s^2$）。
6、重复步骤 3 5，至少进行 5 次实验，以获取多组数据。
五、实验数据记录｜实验次数|砝码质量$m$（kg）｜木块质量$M$（kg）｜弹簧测力计示数$F$（N）｜正压力$N$（N）｜｜｜｜｜｜｜｜1|01|05|18|588|｜2|02|05|25|686|｜3|03|05|32|784|｜4|04|05|38|882|｜5|05|05|45|98|六、数据处理与分析1、根据每次实验记录的数据，计算出动摩擦系数$＼mu ＝＼frac{F}｛N}＄。
｜实验次数|动摩擦系数$＼mu$｜｜｜｜｜1|0306|｜2|0365|｜3|0408|｜4|0431|｜5|0459|2、计算动摩擦系数的平均值：＄＼mu_{平均} ＝＼frac{0306 ＋0365 ＋ 0408 ＋ 0431 ＋ 0459}｛5} ＼approx 0398$3、分析误差来源：实验中难以保证木块完全匀速运动，可能导致弹簧测力计示数不稳定。
摩擦现象实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在探究摩擦现象的产生原理及其影响因素，通过实验观察和数据分析，掌握摩擦力的概念、产生条件以及影响摩擦力大小的因素。
二、实验原理摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。
摩擦力的产生条件包括：接触面粗糙、两个物体互相接触且相互间有挤压、物体间有相对运动。
摩擦力的大小与正压力、接触面的粗糙程度、接触面面积等因素有关。
三、实验仪器与设备1. 滑动摩擦实验装置：包括滑轮、木板、砝码、弹簧测力计等。
2. 四球摩擦试验机：用于测定润滑剂的摩擦系数。
3. 显微镜：用于观察摩擦痕迹。
4. 钢球：用于摩擦实验。
四、实验步骤1. 滑动摩擦实验：将木板放置在水平面上，将滑轮固定在木板一端，将砝码挂在滑轮上，通过弹簧测力计测量摩擦力大小。
改变砝码重量，观察摩擦力随正压力变化的情况。
2. 四球摩擦试验机实验：将钢球放入油盒中，通过液压系统对钢球施加负荷，使钢球在润滑剂中旋转。
测量油盒内每个钢球的磨痕直径，计算平均直径，求出代表润滑剂承载能力的评定指标。
3. 摩擦痕迹观察：使用显微镜观察摩擦痕迹，分析摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
五、实验结果与分析1. 滑动摩擦实验：实验结果表明，随着砝码重量的增加，摩擦力逐渐增大，摩擦力与正压力成正比。
当接触面粗糙程度相同时，摩擦力随正压力增大而增大。
2. 四球摩擦试验机实验：实验结果表明，随着负荷的增加，润滑剂的承载能力逐渐降低，摩擦系数增大。
当负荷达到一定值后，摩擦系数趋于稳定。
3. 摩擦痕迹观察：实验结果表明，摩擦痕迹的深浅与接触面粗糙程度有关。
接触面越粗糙，摩擦痕迹越深，摩擦力越大。
六、结论1. 摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。
2. 摩擦力的产生条件包括：接触面粗糙、两个物体互相接触且相互间有挤压、物体间有相对运动。
3. 摩擦力的大小与正压力、接触面的粗糙程度、接触面面积等因素有关。
4. 在实验过程中，摩擦力随正压力增大而增大，随接触面粗糙程度增大而增大。
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理论力学摩擦实验报告
一、实验原理
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。
其中，电机快速调整由电机传递动力，经电机减速部分减速后输出，通过电磁离合器带动蜗杆转动，由此带动蜗轮传动，蜗轮轴输出使滑道转轴运动，实现滑道的倾角变化。
将电线插头插入交流220V，50HZ电源插座，按下实验装置操作面板上总电源开关、机动电源开关，转动滑道升降开关。
向左旋转滑道升起，倾角增大。
向右旋转滑道倾角减小，直至为零。
在使用手轮作慢速微调之前，需按下手动电源开关，向左旋转手轮滑道升起，倾角增大。
向右旋转手轮滑道倾角减小。
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。
当转轴带动滑道转动时，角度传感器将测得数据传送到显示器，即可反映出滑道的倾斜角度，角度显示精度值为0.01度，大大提高测量精度，减少实验角度测量的误差。
该部分电源在总电源开通时开通。
在使用本实验装置前，须将工作台作水平调整，以免引起滑道倾角的累计误差。
3、计时通过光电门来实现。
二、实验装置
MC50摩擦实验装置是由滑板倾角调整机构、角度显示机构和数字测时器三部分组成。
通过滑块在不同材质的滑道上运动，可以测定静、动摩擦系数及物体的加速度。
并可以进行在不同情况下物体滑动、翻倒的演示。
三、实验内容
测定木材与铁轨之间的静、动摩擦系数，以及了解当滑块高度较大时，不同载荷下滑块翻倒和滑动的情况。
（1）改变滑板的倾角，测量不同材料之间的静摩擦系数。
（2）通过测量两点之间的平均加速度，测量不同材料之间的动摩擦系数。
（3）当滑块高度较高，加载不同载荷时，其在自重作用下，测定滑块向下翻倒和滑动的最大倾角以及滑块向上翻倒和滑动的最大倾角角。
四、实验步骤
1、静摩擦系数实验
(a) 调整好滑道倾角角度，使滑块放到滑道上不下滑为准；
(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
将滑未滑时停止，记下此时滑道倾角，即摩擦角；
(c) 将所测得的倾角代人静摩擦系数公式，即可得木块与铁之间的静摩擦系数。
2. 动摩擦系数实验
(a) 调整好滑道倾角角度。
使挡光片正好从光电门支架中穿过。
(b) 接通测时器的电源，将机器调试到准备状态。
(c) 将装有开口挡光片的滑块放在活动平板上，放开手后让其顺着滑道下滑，挡光片通过光电门A和B后，读出滑块由A到B的加速度。
(e) 记下此时的平均加速度和滑道的倾角并代入公式计算即得二种介质之间的动摩擦系数。
3. 滑块上下滑动和翻倒实验
(a) 利用活动平台调节仪将活动平台调节至水平，并将将定滑轮安装在活动平台上。
(b) 打开滑道调节机构的总电源，并按下电动调节按钮，旋转按
钮，将滑道倾角调到25o 。
(c) 将与托盘相连的线穿过活动平台的孔洞，并绕过滑轮，将线的另一端系在滑块上。
(d) 在托盘里一定重量的砝码，使滑块在滑道上保持静止，后再慢慢增加砝码，直到滑块开始向上翻倒位置，记下砝码重量。
(e) 在托盘里一定重量的砝码，使滑块在滑道上保持静止，后再
慢慢减少砝码，直到滑块开始慢慢下滑，记下砝码重量。
五、实验数据及处理
（1）木与铁表面之间的静摩擦系数测定
（2）木与铁表面之间的动摩擦系数测定(g取9.8m/s2)
（3）当滑块高度较大，加载不同载荷（砝码）时，其在自重作用下，向下翻倒和滑动的最大倾角以及滑块向上翻倒和滑动的最大倾角。
（托盘质量30g。
翻块质量680g，尺寸30*30*100 mm）
向上翻向下滑滑板倾角（°）
砝码重量（g）
25.01 190 140
受力分析：1、向上翻
理论值：206g
实际值：190g
实验误差：7.8%
2、向下滑
理论值：147g
实际值：140g
误差：4.8%
六、实验结论
1、静摩擦系数f s=0.198
2、动摩擦系数f d=0.501
3、当滑块高度较大时，在斜面上保持平衡所需的最大载荷为190g,最小载荷为140g
七、思考与讨论
1、测量静摩查因数和动摩擦因数时，加速度或者摩擦角个别数据之间有些误差是正常的。
测量之前要现试做几次，选择合适的位置放置滑块，确认光电门是否正常运转。
2、测量静摩擦系数时，为使测量更加精准，尽量使桌面稳定，避免因外界震动而使滑块下滑。
此外手动改变倾角时要缓慢，否则滑块会反向上滑，从而导致误差。
3、测量动摩擦系数时，放置滑块应当小心放置，避免滑块接触到滑槽两侧，并且每次应当从同一位置处放下。
4、测量滑块上倾时，因该先放质量较大的砝码，然后逐渐放质量较小的，从而更快的找到临界位置的负载质量；同样的，测量下滑时应该先用小质量砝码，再用大质量砝码。
5、在放置滑块时应当小心放置，不要接触到滑槽，不要用力，并且注意不要使滑块撞上光电门。