윤활마찰실험

소개

윤활마찰실험

목차

1. 실험목적
2. 마찰, 윤활마찰 정의
3. 실험 그래프
4. 고찰

본문내용

이번 실험은 회전운동을 직선운동으로 변환하여 직선운동하는 부분에 마찰부를 설치하여 원하는 하중 조건을 주어 마찰, 마찰계수를 측정하는 실험이었다. 우리가 실험한 조건은 고정하중은 40kg이고, 실험속도를 2Hz, 3Hz, 4Hz로 변화시켜 주었다. 프로그램 실행시켜 실험을 시작했다. 실험이 시작되자 모니터 화면에 그래프가 나타났다. 위쪽에 나타난 그래프는 마찰력에 관한 그래프이고 아래 그래프는 마찰계수에 관한 그래프였다.
실험을 하면서 실험장치에 처음 설정해준 하중 값인 40kg이 점점 작아지는 것을 볼 수 있었다. 이것은 실험장치를 잘못 설계해서 그렇다고 했다. 하중장치를 좀 더 크고 무겁게 설계했어야 했고 간격을 넓게 설치하지 않아 이런 오류가 발생했다고 한다.
실험시 주의사항에는 최대 하중은 100kg이고, 실험 속도는 최대 10Hz를 넘을 수 없다고 한다. 최대 속도로 실험을 할 경우에는 고정하중을 낮게 설정해주어야 하는데 이는 하중이 높은 상태에서는 속도가 빨라지면 실험장치에 무리가 갈 수 있기 때문이라고 한다.
실험을 마치고 데이터 값을 통해 그래프를 그려 보았다. 실험데이터 값에 마찰력이 나와있었다. 마찰력과 하중을 통해 마찰계수 값을 구할 수 있었다. 구한 마찰력과 마찰계수를 가지고 실험 그래프를 그렸다. 2Hz, 3Hz, 4Hz일때 각각 시간에 따른 마찰력 그래프와 시간에 따른 마찰계수 그래프를 그렸다. 처음 그린 그래프의 시간 간격인 18~24초에서 19~21초 구간만의 그래프 6개를 얻었다. 얻은 그래프를 통해 각각의 속도에 따른 그래프를 비교해보았다. 그래프를 보면 2Hz~4Hz로 즉 속도가 증가할수록 같은 구간안에 더 많은 그래프 주기가 존재하는 것을 볼 수 있다. 이것은 같은 시간에 더 많은 직선운동을 한 것으로 볼 수 있다. 그리고 마찰력의 크기는 수직항력에 비례하는데 고정하중을 40Kg으로 같게 했으므로 마찰력의 크기 변화는 속도와 무관한 것을 그래프를 통해 알 수 있다.
마찰력의 크기는 수직항력에 비례한다. 이때 비례상수가 마찰계수이다. 따라서 같은 수직항력이 작용할 때 마찰계수가 클수록 마찰력의 크기도 커진다. 마찰력의 크기를 f, 수직항력을 N, 마찰계수를 라고 하면 의 관계가 성립한다. 마찰계수는 물체의 재질, 표면의 매끄러운 정도, 윤활제의 유무와 종류 등에 따라 달라진다. 마찰계수의 종류에는 최대정지마찰력과 수직항력의 관계를 주는 정지마찰계수와 운동마찰력과 수직항력의 관계를 주는 운동마찰계수가 있다. 운동마찰계수는 항상 정지마찰계수보다 작다. 그러므로 최대정지마찰력은 운동마찰력보다 항상 크다. 이번 실험에서는 마찰계수의 영향을 주는 변수들을 변화시켜 주지는 않았기 때문에 마찰계수의 변화에는 무관하다. 따라서 속도의 변화를 주었어도 마찰계수의 변화에는 상관이 없음을 볼 수 있었다.
간단한 실험이었지만 이전에 배웠던 마찰력과 마찰계수의 관계에 대해 다시 한번 복습해 볼 수 있는 시간이었다. 마찰계수는 마찰자의 재질, 윤활제의 유무에 영향을 받는다는 것을 알았고 마찰력과 마찰계수는 비례관계에 있음을 실험을 통해 알 수 있었다. 운동의 속도는 같은 시간에 더 많은 움직임을 할 수는 있지만 마찰력의 크기나 마찰계수의 크기에는 영향을 주지 못하는 것을 알 수 있었다. 고정하중의 크기를 변화시켜주는 실험을 했다면 마찰력과 마찰계수의 변화를 볼 수 있었을 것이다.

참고자료

· 없음