국민대) 윤활마찰실험

목차

마찰, 윤활마찰의 정의

Ⅰ. 마찰

Ⅱ. 윤활 마찰

실험 결과 그래프

Ⅰ. 2Hz일때

Ⅱ. 3Hz일때

Ⅲ. 4Hz일때

고찰

출처

본문내용

. 2Hz일때
마찰력-시간 그래프
마찰계수-시간 그래프
Ⅱ. 3Hz일때
마찰력-시간 그래프
마찰계수-시간 그래프
Ⅲ. 4Hz일때
마찰력-시간 그래프
마찰계수-시간 그래프
고찰
윤활마찰실험은 Friction Stage를 설치하고 시편을 고정한 다음 시험하고자 하는 마찰자(Ball, Flat, Line), 하중 등을 조성하여 원하는 조건으로 시험을 실시하여 마찰력을 측정하는 것이다.
이번 실험에서는 고정하중 40을 주고 Hz만의 변화로 기기에 표시되는 마찰력을 측정하였다.
마찰력-시간 그래프에서, 마찰력이 부호가 달라지는 주기 운동을 했다. 그 이유는 Friction Stage가 회전운동을 직선운동으로 바꿔주어, 방향성으로 인해 음의 값이 생기기 때문이다. Hz가 높아짐에 따라 주기가 짧아져서 그래프의 간격이 작아졌다.
그래프의 양의 진폭은 Hz가 증가할수록 약간씩 커졌다(2→3→4). 그래프의 음의 진폭도 Hz가 증가할수록 약간씩 커졌다(-5→-4.5→-4). 항상 음의 진폭 값이 이 더 크게 나타나 그래프가 x축에 대해 비대칭이었다. 그래프의 양의 진폭과 음의 진폭을 더한 값은 Hz가 높아짐에 따라 약간씩 커지는 것으로 나타났다(7→7.5→8). 즉, Hz가 높아짐에 따라 액체 분자 내의 열 손실 등으로 인해 마찰력이 커지긴 경향이 있긴 했지만, 세 개의 그래프가 거의 일치하였다.
마찰계수-시간 그래프는 마찰력의 절대 값을 이용하여 마찰계수를 구했기 때문에 음의 값이 생기지 않았다. 마찰계수는 0에서 1사이의 범위가 일반적이기 때문에 절대 값을 취한 것이다. 마찰계수-시간 그래프 역시 Hz가 높아질수록 주기가 짧아져 그래프 간격이 작게 나타났다. 마찰력-시간그래프의 음의 진폭이 양의 진폭보다 더 크기 때문에 마찰계수의 최대 값은 음의 진폭에 의해 결정되었다. 즉, 2Hz가 가장 크게 나타나고, 4Hz가 가장 작게 나타났다.
자료를 조사하다보니 고정 하중을 작게 했을 경우에는 마찰력-시간그래프는 양의 진폭과 음의 진폭 모두 커진 다는 것을 알 수 있었다. 마찰계수-시간 그래프의 최대 값은 작게 나타난 다는 것도 알게 되었다. 원인을 생각해 보니 작용하는 고정하중이 작으면, 마찰자가 원활히 움직이기 때문에 마찰력도 크게 나타난 것으로 생각된다.
Hz와 하중을 변화시킴에 따라 마찰력과 마찰계수의 변화 양상을 알게 되었다. 좀 더 알고 싶은 점은 마찰계수-시간 그래프에서 x축에 대해서 비대칭 그래프가 나오는지 더 알고 싶다. 또, 윤활유와 마찰자의 종류, 온도 등을 다양하게 설정하여 실험 해보고 싶다.
마찰은 진동과 소음, 기계 손실에 영향을 미친다. 위와 같은 윤활 실험을 더욱 확장하여 탐구함으로서 마찰을 최소화 할 수 있는 최상의 기계장치를 만들 수 있도록 해야겠다.
출처
>> http://100.naver.com/100.nhn?docid=59104
>> http://tribology.co.kr/tribology/tribology_lubrication.htm
>> http://www.shell.co.kr/ 한국셀석유(주)

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