双传感器实时显示摩擦力和正压力的设计

伍秀峰

（上海市位育中学，上海 200231）

1 设计初衷

摩擦力方向有“平行于接触面”的特征，通过概念或现象是可以说明这一点的，比如“与相对运动方向相反”.其实摩擦力和支持力也可以理解为接触面对物体作用力的切向和法向的两个分量.能否设计一个实验从数据上体现摩擦力的“切向”特征呢？

2 装置设计

这是一个简单而粗糙的装置，旨在初步得出一些可用的结果，用到的器材为朗威公司的DIS力传感器2台、数据采集器和计算机，铁架台、秤砣、细线绳子以及书本等.

如图1（a）图所示，在铁架台上方和下方各固定一个DIS力传感器，其中上方传感器用以测量竖直方向拉力，而下方传感器是测量水平拉力的.在图1（b）的特写中，被测对象是放在几本水平的书上的秤砣，用一根水平细线连到左方传感器，同时用竖直绳连到上方传感器.测量中既要保证秤砣受到了书本的支持力，又要保证竖直绳上有拉力，然后向右拉动与秤砣接触的书，且保持秤砣、竖直绳、水平细线位置不变.此时两传感器分别测得竖直、水平方向的拉力，同时通过采集器输入电脑.

图1 粗糙的装置

根据秤砣平衡可知水平拉力大小等于摩擦力，因此下方的传感器就相当在测量摩擦力，而另一个传感器测量竖直方向的拉力则可以体现支持力的变化.

3 实验实施与结果

3.1 达成初衷目的

由于要同时即时测量这两个力（包括同时调零），这里是直接利用朗威dislab6.9里“牛顿第三定律”的界面，得到的数……