마찰실험(시편:아크릴, 디스크:스텐리스강, 윤활제:물) 실험과정

소개글

마찰실험(시편:아크릴, 디스크:스텐리스강, 윤활제:물) 실험과정에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

실험 과정
① 이번에 마찰계수를 알아볼 수 있는 실험장치 전체 모습이다. 마찰 실험 중에도 여러 가지 마찰 유형이 있는데, 그 중 하나인 PIN-ON-DISK를 마찰실험을 위한 실험 장치로써 시편은 아크릴 소재를 사용하였고 디스크는 스테인레스스틸 소재를 사용하였다. 그리고 윤활제로서 물을 이용하였다. 이제 세팅을 하기로 해보겠다.
(실험장치의 앞 모습이다.)
② 측정을 하기 전에 세팅을 하는 과정이다. 가운데에 위치한 중심대 양쪽으로 한쪽은 중심을 맞출 수 있게 추를 달아 놓았고 한쪽은 시편을 고정시킬 수 있게 함과 동시에 마찰 계수 테이터를 측정하는 장치가 달려있다. 현재 양쪽에 균형을 맞추는 모습이다. 하중을 0에 가깝게 하기 위하여 최대한 중심을 잡아주어야 한다. 이때 시편을 달아두고 균형을 맞춘다.
③ 균형을 맞춘 뒤에 아크릴 시편을 디스크과 수직을 이루게 나사를 조여 고정을 시킨다. 이때 나사 조일때 오차를 줄이기 위해 X자로 교차를 시켜가면서 고정시킨다. 이때 뒤에 검찰부를 건드리면 훼손되기 때문에 위쪽에 이 물체를 꽂아두고 일정간격을 유지하게 만든 다음 서서히 조인다.
④ 아크릴 시편을 꽂고 위에서 촬영한 모습이다. 지금 디스크 상태는 윤활제가 없는 드라이한 상태로써 측정을 하는 중이다. 위에 동그랗게 파놓은 홈은 질량이 다양한 추를 놓아두는 곳이다. 저곳에 추를 놓게되면 시편에 일정한 하중이 가해지게 되며 디스크와의 마찰이 늘어나는지 줄어드는지를 알아보게 될 것이다.
⑤ 지금 이 과정은 균형이 너무 추쪽으로 기울어져서 교정하는 과정이다. 수평계를 이용하여 수평을 맞추었는데 쉬운 일은 아니었다. 정확한 실험을 위해서 정확히 할 필요성이 있다고 생각이 되어 균형을 맞추는 것에 시간을 많이 할애하였다. 참고로 추를 조이는 것이나 시편을 조이는 것 모두 오른나사를 따른다. 오른쪽으로 돌려 잠궈야 한다.
이 부분은 시편이 달려있던 뒷부분에 검찰부이다. 시편이 힘에의해 밀려나면서 얻어진 마찰력의 결과를 데이터화 시켜서 전송해 수치로 나타내어준다.
이것이 수평계이다. 액체안에 공기방울이 두 선사이에 올 수 있도록 하면 수평에 가깝게 된 것이다.
이것은 검찰부를 보호하기 위하여 끼워놓은 이물체이다. 가장 만만한 주사기로 끼워넣었다. 실험도중엔 빼놓아야 하지만 실험 세팅할 때나 실험이 끝나고 정리하게 될 때엔 꼭 검찰부를 보호하기위해 껴놓고 다뤄야 할것이다.
시편 조각을 지긋이 누른채로 고정해서 나사를 조인다. 이때 시편의 에지가 크게 나있는 부분을 밑으로 향하게 하여 고정을 시킨다.
시편조각이 디스크와 수직을 이룬다. 위치선정도 중요하다. 힘을 받는 방향이 감찰부와 일직선을 이루어야 정확한 데이터를 얻기 때문이다.
Friction 표시기는 마찰계수를 나타내는 표시기이다. 첨에 마찰계수값이 0.184로 나왔다. 이 값을 기준으로 삼아서 영점을 맞춰준다. 실험을 하지않아도 마찰계수값이 변화가 심하게 나타나는데 전선에 의한 저항값도 포함되어있다. 수치의 최대값을 읽는다.
RPM의 속도를 올릴 수 있다. 삼각형 버튼을 누르면 회전속도를 올릴 수도 내릴 수도 있다.
실험기기를 작동 시키기 위한 버튼이다. 이 버튼을 누르면 전원이 켜진다. 하지만 그 옆에 이지스탑이 잠궈져 있으면 전원버튼을 눌러도 전원이 켜지지 않는다.
이 버튼이다. E-STOP이다. 이 버튼을 오른쪽으로 돌리면 5mm정도 튀어 나오면서 전원을 켜게 할 수 있다. 오작동시 이 버튼을 눌러 기기작동을 멈출 수도 있다.
COUNTER 디스크의 회전수를 표시하고 임의의 숫자를 적어 디스크의 rpm을 지정해 정해진 숫자만큼만 회전하도록 하는 기능도 있다.
TIMER는 기기를 작동한 시간을 나타내주는 표시계이다. 이것역시 카운터와 마찬가지로 임의의 숫자를 지정해 그 만큼의 시간을 작동하게 한다.
HEATER는 윤활제의 온도를 설정하게 할 수 있다. 디스크 옆에 보면 히팅코일이 있는데 그 코일에 열을 전달해 윤활하려는 물질의 온도를 높일 수 있다.
조작부의 전체 모습이다. 조작하기 편하고 마찰계수값도 계산이 되어 표시되기 때문에 실험상의 어려움은 적은 편이었다.
이것은 시편부에 추를 올려놓은 사진이다. 실험 목적에 맞춰 속도에 맞게 추를 올려 하중을 실어 주었다.
각 추들을 찍어보았다. 각각 1000g, 600g, 400g, 200g 이다.
이것은 디스크 옆에 위치한 히팅코일이다. 이것으로 열을 전달하여 윤활제의 온도를 높일 수 있다.
디스크를 위에서 찍었다. 지금은 회전하고 있는 중이며 아크릴 시편이 디스크 위에 위치해있다. 히팅코일은 사용하지 않았다.
비이커에 물을 담았다. 이 물을 윤활제로 사용하려한다.
수조안에 물을 넣었다. 물이 들어있다는것을 확인 시키기 위하여 손가락을 넣어보았다. 이제 물을 윤활제로 쓰려고 한다.
물을 넣고 디스크를 회전시키는 중이다. RPM을 높였더니 물이 주변으로 뿌려졌다. 수조의 높이도 얕아서 표면장력을 이용한 윤활 작용을 기대했다.
이것은 검출부와 조작부 사이에 있는 모터를 찍은 것이다. 홀 안에 모터가 돌고있다. 모터의 상층부를 찍은 것이다.
모터의 측면을 찍은것이다.
조작부를 제외한 부분이다.
물을 튀긴 자국이다. 회전속도를 높였을 때 물이 뿌려졌다.
물을 닦는 과정이다. 수조의 깊이가 얕다는게 흠이었다.
실험을 다 끝내고서 스포이드로 수조안에 있는 물을 제거하는 중이다.
⑦ 실험을 끝낸 후 45도 각도에서 사진을 찍었다.
⑧ E-STOP의 사용법이다.
오른쪽으로 돌리고 닫을
땐 누르면 된다.
⑨ 토의 중.......
마찰실험 조교님부터 시작해서 순서대로 조원을
이다.

키워드

마찰,   실험,   시편,   마찰계수,   실험과정,   아크릴