Модернизация установки для измерения коэффициента трения на основе платформы wemos d1
ВВЕДЕНИЕ
Цель этой работы заключаетсяв том, чтобы в первую очередь рассмотреть варианты модернизацииустановки, предназначенной для изучения явлений трибологии на макроуровне, и попытаться их реализовать, в целомпостаратьсяналадитьработоспособность установки. Достичь этого можно разработав новую версию накладного устройства для опытных образцов, которое по сравнению с предыдущей версией должно иметь много важных и полезных нововведений, а именно – повышение скорости обработкипройденного пути, увеличение количества фиксируемых значений во время эксперимента.Видоизменение чёрно-белых линий(повышение дискретности) позволит добиться высокой точности измерений.Количество получаемых данных для записи и последующей обработки будетв несколько раз выше, планируется реализация возможности наблюдать построение графиков в реальном времени, в браузере с любого цифрового девайса (кроссплатформенность)
Содержание
ВВЕДЕНИЕ4
ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СУХОГО ТРЕНИЯ.9
1.1Современные технологии в обучающем эксперименте9
1.2. Нанотрибоконтакты. Теория сил тения9
1.2.1. Приближения контактной механики и сравнение с данными атомно-силовой микроскопии.9
1.2.2. Модели простых сил трения.Эффект прилипания-скольжения.Изображения поверхности в контактной моде АСМ16
1.2.3. Применение метода молекулярной динамики25
1.2.4. Теория адгезионного трения32
1.2.5. Динамические силы трения38
1.2.6. Прочие теории48
Глава 2. Установка для измерения коэффициента трения53
2.1 Описание установки53
2.2Информация о микроконтроллерах57
2.3 Нагляднаясхема устройства58
2.4 Программное обеспечение микроконтроллера и ПК59
2.5 Подключение к ПК и другим устройствам59
Глава 3. Методика эксперимента61
3.1 Пособие для студентов61
3.1.1 Теория к изучению особенностей движения тела по наклонной плоскости61
3.1.2 Движение тела по наклонной плоскости под действием сил тяжести и трения63
3.1.3. Движение тела по наклонной плоскости под действием сил тяжести, трения и силы натяжения нити, направленной вдоль скорости движения64
Описание и правила эксплуатации64
Методика проведения лабораторной работы.65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ66
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ67
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Binnig G, Quale С F, Gerber С. Phys. Rev. Lett. 56 930 (1986)
Mate СМ et al. Phys. Rev. Lett. 59 1942 (1987)
Carpick R E, Salmeron M Chem. Rev. 97 1163 (1997)
Bhushan B, Israelachvili J N, Landman U Nature (London) 374 607 (1995)
Krim. J Comments Condens. Matter. Phys. 17 263 (1995)
Stoneham A M, Ramos M A, Sutton P Philos. Mag. A 67797 (1993)
Fundamentals of Friction: Macroscopic and Microscopic Processes (Eds I L Singer, H M Pollock) (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1992)
Physics of Sliding Friction (Eds В N J Persson, E Tosatti) (Dordrecht: Kluwer, 1996)
Persson В N J Sliding Friction: Physical Principles and Applications (Berlin: Springer,1998)
Sarid D Scanning Force Microscopy (New York: Oxford Univ. Press, 1991)
Hurtmann U An Introduction to AFM and Related Methods (TopoMetrix, 1997) p. 26
Bowden F P, Tabor D The Friction and Lubrication of Solids Parts 1 & 2 (Oxford: Clarendon Press, 1950-1964)
Marti A G, Hafner G, Spencer N D Langmuir 11 4632 (1995)
Binggeli M, Chnstoph R, Hintermann H E Tribal. Lett. 1 13 (1995)
Nakayama K, Bou-Said B, Ikeda H Trans. ASMEJ. Tribal. 119 764 (1997)
Hu J et al. Surf. Sci. 327 358 (1995)
Schumacher A et al. J. Vac. Sci. Technol. В14 1264 (1996)
Dayo A, Alnasrallah W, Krim J Phys. Rev. Lett. 80 1690 (1998)
Tabor D, Winterton R Proc. R. Soc. London Ser. A 312 435 (1969)
Israelachvili J N, Tabor D Nature (London) 241 148 (1973)
Watts E T, Krim J, Widom A Phys. Rev. В 41 3466 (1990)
Krim J, Solina D H, Chiarello R Phys. Rev. Lett. 66 181 (1991)
Daly C, Krim J Phys. Rev. Lett. 76 803 (1996)
Deng H, Barnard J A IEEE Trans. Mag. 33 3151 (1997)
Сивухин Д. В. Общий курс физики. Механика. Наука, 1979.
Стрелков С.П. Механика. Наука,1975.
Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. М.: Наука, 1986. 615 с.
Шпак Ю.А. Программирование на языке C для AVR и PIC микроконтроллеров. – К.: МК-Пресс, 2006
Евстифеев А.В. Микроконтро
Момент начала первого резкого убывания нормальной силы (точка Jxна рис. 6г) соответствует попаданию атома Ni, находящегося в апексе зонда, в центр квадрата, образованного атомами Си (панель 1 на рис. 6б). При d= 4,3 нм уже 4 атома зонда (атом апекса и три вышележащих) попадают в аналогичные положения, образуя соизмеримую с поверхностью структуру (панель 2 на рис. 6б). Сила притяжения зонда к поверхно- при изменении dв интервале нм уменьшается квазилинейным образом. При нм атомные слои, прилегающие к зоне контакта, разупорядочиваются, в результате чего один слой атомов зонда "исчезает", погружаясь в глубь поверхности, и это сопровождается резким убыванием нормальной силы (точка /2). Процесс обмена атомами между зондом и поверхностью сопровождает каждую фазу возрастания FN(d), однако не все резкие скачки нормальной силы связаны с погружением атомов зонда.