38
вращательное движение вокруг той же вертикальной оси, являющейся одновре-
менно его центральной осью, пока угловая скорость шара не сравняется со ско-
ростью вращения диска. Это происходит потому, что существует реальная сила
трения верчения, которой мы пренебрегли при решении задачи 1. Такой процесс
можно использовать для измерения коэффициента трения верчения.
Постепенно увеличивая угловую скорость вращения диска с шаром до из-
вестной величины Ω
0
, продолжаем вращать диск, пока угловая скорость враще-
ния шара не сравнится с Ω
0
.Частота вращения шара измеряется по риске, нане-
сённой на шар, с помощью фотодиода и частотомера. Резко останавливая диск,
измеряем время
t
0
до полной остановки вращения шара. Считая движение рав-
нозамедленным, с угловым ускорением
ε
o
, получим
I
ε
o
=
M
п
=
λ
N
=
λ
mg
. (1.53)
Подставляя значения момента инерции и углового ускорения, приходим к
выражению
λ
= 0.4
a
2
Ω
0
/(
gt
0
). (1.54)
Для выбранной пары материалов измерение
λ
можно провести при разных
значениях величин
a
и Ω
0
и полученные результаты сравнить, с учётом по-
грешностей измерений.
На рис.10,
б
приведена схема установки для измерения коэффициента
трения верчения
λ
.
Для теоретической оценки силы трения верчения можно использовать
формулу (4.70) гл. 4.
1.5. Вязкое трение
Вязкость (
внутреннее трение
) - э
то свойство текучих тел оказывать со-
противление перемещению одной их части относительно другой. Закон вязкого
трения был установлен И. Ньютоном (1687 г.):
F
=
η
(
dv
/
dz
)
S
, (1.55)
где
F
- тангенциальная сила, вызывающая сдвиг слоёв,
S
– площадь соприка-
сающихся слоёв,
dv
/
dz
– быстрота изменения скорости от слоя к слою (градиент
модуля скорости
v
),
η
- коэффициент
динамической вязкости
(единица изме-
рения Па·сек.). Величина
ϕ
= 1/
η
называется
текучестью
. Твёрдые тела, в от-
личие от жидкостей и газов, обладают заметной текучестью только при напря-
жениях выше определённого значения, зависящего от температуры. Силы вяз-
кого трения в газах возникают из-за теплового движения молекул и постоянного
обмена молекулами между движущимися друг относительно друга слоями газа.
Вязкость газов растёт с ростом температуры
T
и давления
P
(
η
~
PT
1/2
) и в нор-
мальных условиях имеет значение
η
≈ 2·10
-5
(Па·сек). В жидкостях, где расстоя-
ние между молекулами много меньше, чем в газах, вязкость обусловлена в пер-
вую очередь межмолекулярным взаимодействием. Поэтому вязкость жидкостей
(простые вещества и соединения) уменьшается с ростом температуры (ослабля-
ются связи между молекулами). Аномалия наблюдается у серы.
