半自动化摩擦力测量装置设计

程路洋,兰天龙，李 明，王法社

(临沂大学 物理与电子工程学院，山东 临沂 276005)

摩擦力是物理学中的一种基本作用力，摩擦力的测量是物理学中研究的一个重点。传统的摩擦力测量方法，利用弹簧测力计，通过最简便的方法测量摩擦力，由于读数不稳定，速度无法精确控制，造成实验误差较大，测量原理如图1所示。后来很快有人利用牛顿第三定律，对测量方法进行了如图2所示的改进[1-4]，使测量中的不可控因素得到了改善，再后来出现了电动牵引法、重物牵引法、单片机牵引法等新的测量摩擦力的方法[5]，但也都存在实验误差较大，实验数据不稳定的弊端。对于摩擦力的测量，人们一直在不断地探索，却始终未能达到最好的效果。为了能够更加精确简便地测量摩擦力，设计了一种半自动化摩擦力测量的新装置。该装置由直流有刷电机结合调速板控制速度，利用拉力传感器结合数字量变送器实现数据的自动化传输。

图1 较早的传统摩擦力实验示意图

图2 改进后的传统摩擦力示意图

1 设计原理

该半自动化摩擦力测量装置由动力装置模块、摩擦发生模块和数据采集模块构成，如图3，它可以实现摩擦力发生装置的简便操作和将数据转化后传输到电脑端直观显示。

图3 模块组成图

动力装置模块中电动机转动拉动摩擦发生模块中的小车运动，调速板控制速度，开关控制电机转动方向。小车上的吊环与电动机上的转轮经细线相连，实现两模块之间的连接。……