마찰력의 원리와 마찰계수 및 구름 저항 측정

소개글

마찰력의 원리와 마찰계수 및 구름 저항 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1장 서론

1-1. 마찰 및 구름저항의 개요................. 4
1-2. 실험 목적 및 최종 목표 ................. 5


제 2 장 이론 및 해석
2-1. 마찰이론의 흐름 ............................ 7
(1) 요철설 ....................................... 8
(2) 응착설 ........................................8
2-2. 운동 마찰력이 최대 정지 마찰력 보다 작은 이유 ..... 9
2-3. 마찰력의 종류 ..................................... 10
(1) 정지 마찰력 및 최대 정지 마찰력 .................. 10
(2) 운동 마찰력 ..................................... 11
(3) 구름 저항 ...................................... 12

제 3 장 실험 장치
3-1. 마찰 시험기 .................................... 14
(1) 자동식 마찰 시험기 ..........,,,,,,,........... 14
(2) 수동식 마찰 시험기 ............................ 14
3-2. 사용 시편 ..................................... 15
(1) 건마찰 시편 .................................. 15
(2) 구름 마찰 시편 ............................... 16
(3) 마찰면 ....................................... 17

제 4 장 실험 방법
4-1. 자동식 마찰 시험기 사용 방법 .....................18
4-2. 자동식 마찰 시험기 사용 방법 ......................19

제 5 장 실험 결과
5-1 미끄럼 마찰 시험 .............................. 22
(1) 샌드페이퍼(600cw) ........................... 22
(2) 샌드페이퍼(1200cw) ............................ 24
(3) 대리석 ..................................... 26
5-2 구름 저항 시험 ..................................... 27


제 6 장 결론 및 고찰
6-1 결론 및 고찰 ................................ 30
6-2 문제점 및 주의 사항 .......................... 30
부록. 참고 문헌 및 용어 설명
부록 1. 참고 문헌 ................................ 32
부록 2. 용어 설명 .............................. 33

본문내용

0.008
0.008
0.008
0.011
0.009
볼
시편(5)
직경=12.7
0.032
0.027
0.024
0.038
0.018
0.028
◈ 그림 5.7 나무판에서의 구름 저항 실험치
그림 5.7을 보면 구름 저항은 실린더와 구의 직경에 따라서 구름 저항의 크기가 변하는 것을 볼 수 있다. 역시 예상대로 직경의 크기가 가장 작은 구의 구름 저항이 가장 컸고, 그 외 실린더도 역시 직경이 작을수록 구름저항이 커짐을 볼 수 있다.
제 6 장 결론 및 고찰
제 6 장 결론 및 고찰
6-1 결론 및 고찰
하나의 물체가 다른 물체의 표면에 접하여 움직이려 할 때, 또는 실제로 운동하고 있을 때 그 접촉면에 운동을 방해하려는 힘이 작용한다. 이것을 마찰력이라 한다. 마찰력은 정지마찰력과 운동 마찰력이 있는데, 운동 마찰력을 측정하는 것은 쉽지 않으므로 우리 조는 시험을 통해 최대 정지 마찰 계수를 얻어 냈다.
마찰 계수에 대한 실제 실험을 정량적으로 실시하기란 대단히 어렵다. 아무리 정확히 하려고 해도 그 값은 매번 다르게 나올 수밖에 없다 왜냐면 마찰 계수의 실험은 날씨와 실험실 내부의 습도에 따라 같은 종류의 물체를 사용하여도 마찰 계수의 크기가 많이 변화된다. 따라서 정량적으로 실시하기 위해서는 여러 변인을 통제하여야 하는 어려움이 따른다. 그러므로 학교에서 본 실험을 정확히 하려면 긴 시간이 필요하며 결과를 얻기가 어렵다.
우리 조는 미끄럼마찰 시험에서 시편에 변화를 주어 시험을 하였는데 시험의 결과 샌드페이퍼(600cw)에서는 지우개>나무>알루미늄>나일론>페놀릭>아세탈>테프론>타일 순으로 마찰 계수가 높게 나타났고, 샌드페이퍼(1200cw)에서는 지우개>나무>페놀릭>알루미늄>나일론>테프론>아세탈>타일 순으로 마찰 계수가 높게 나타났고, 대리석에서는 지우개>나일론>나무>알루미늄>타일>아세탈>페놀릭>테프론으로 마찰 계수가 크게 측정되었다. 각 마찰면에 따라서 시편의 마찰 계수가 바뀌었고, 시편마다 마찰 계수의 차이가 발생 하였는데, 이는 시험마다 재질의 거칠기가 다름을 의미한다.
구름 저항 시험은 시편의 지름(d)을 바꾸어 가며 실험 하였다. 그 결과 지름의 크기가 클수록 구름 저항이 작아지고 지름의 크기가 작을수록 구름 저항의 값이 크게 나타남을 확인 할 수 있었다. 구름 저항은 예상대로 시편의 지름이 클수록 빨리 움직였고, 지름이 비슷한 경우에는 바닥면의 변형도가 작은 시편이 빨리 움직인다는 결론을 얻어 냈다. 또한 같은 시편인 경우에는 바닥면이 거친 사포면이 덜 거친 대리석면 보다 큰 저항력이 발생한다는 결론을 얻어 냈다.
6-2 문제점 및 주의 사항
건마찰 시험 및 구름저항 시험을 할 때 사용되는 시험기의 각도를 변화 시킬 때 충격으로 시편이 미끄러져 내리지 않게 최대한 조심히 각도를 변화 시켜야 하는데 손으로 각도를 변화시키기에는 충격이 가해지지 않도록 하는 것이 어려웠고, 삼각자를 이용하면 각도를 변화시킬 때 좀 더 부드럽게 할 수 있었으나 삼각자와 접하는 시험기 면이 매끄럽지 못한 곳이 있어서 그 곳에서는 미세하지만 충격이 발생 하여 측정하는데 어려움이 있었다. 또한, 구름 저항 측정 시에는 미끄럼마찰 시험과는 다르게 약간의 각도 변화만 주어도 굴러 내리는 시편 때문에 미세한 각도 변화만이 발생하여서, 미세한 각도를 측정하는 것이 어려웠다.
부록. 참고 문헌 및 용어 설명
부록. 참고 문헌 및 용어 설명
부록 1. 참고 문헌
기계공학 실험 교본 - 수원대학교 기계공학과
기계공학실험 (북스힐) - 강석춘
대학물리학 - 대학물리학교재편찬위원회
대학물리학(상) - 김기식 외 15인
한미 산업 홈페이지 http://www.gohanmi.com/Friction%20coeff01.htm
대구에듀넷 http://www.tgedu.net/student/jung_kwa/physics/study/p02_02_01.htm
chol 홈타운 http://user.chol.com/~phyjun/sci13.htm
네이버 카페 http://cafe.naver.com/prepare2win/178
http://cafe.naver.com/gogoinline/711
브리태니커 백과사전, 2004, CD GX
한메파스칼 대백과사전, 1998, CD
부록 2. 용어 설명
▨ 요철설 : 아무리 매끄러운 물체라고 해도 일정배율이상 확대해 보면 수많은 요철이 존재 하는데 그 요철끼리 부딪히면서 마찰력이 생긴다는 것.
▨ 응착설 : 응착설은 닿아 있는 부분이 순간적으로 결합을 하여서 그 결합한 것이 끊어지게 하는 것이 마찰력의 원인이라는 것.
▨ 굴음 저항계수 : 굴음 저항력 P=(a/r) W = W 로부터 을 구함. 여기에서 = tan 은 굴음 저항(rolling resistance)계수로 정의함. a는 바퀴나 바닥면의 변형정도를 나타냄. r은 바퀴의 반경임. = (a/r) = tan 에서 tan = y/x로 밑변 x와 높이 h의 측정으로 계산함.
▨ 마찰 : 건조, 유체(경계, 완전윤활)마찰.
▨ 최대 정지 마찰력 : 고체면 위에서 정지하고 있는 물체에 힘을 가했을 때, 물체가 움직이는 순간에 가한 힘.
▨ 운동마찰력 : 고체면 위에서 물체가 움직이고 있을 때, 물체가 움직이지 못하도록 물체가 움직이는 방향과 반대 방향으로 작용하는 힘.
▨ 정지마찰력 : 고체면 위에서 물체가 정지하고 있을 때, 물체에 일정힘을 가해도 움직이지 않을 때에 물체에 가한 힘.
▨ 미끄럼 마찰계수(coefficient of sliding friction) : 평면 또는 경사면에서 측정, =F/N=tan 에서 tan =y/x로 밑변의 길이 x와 높이 y의 측정 하여 계산함.
▨ 쿠롬(Coulomb)의 건조마찰시 마찰법칙 : 1) 최대 마찰력은 수직력에 비례한다. 2) 최대 마찰력은 접촉면의 면적에 무관함. 3) 한계 정지마찰력은 동마찰력보다 크다. 4) 동마찰력은 접촉면의 상대속도에 무관하다. 수정사항으로는 1)아주 작은 수직력이 작용할 경우와 과도한 변형이 있는 경우에는 정지마찰계수는 변함. 2) 속도가 대단히 빠르면 마찰계수는 감소한다. 3) 통상적으로 온도변화는 무시할 수 있다.
표지

키워드

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