数字式摆式摩擦系数测定仪建模及误差分析

通过对数字式摆式摩擦系数测定仪的摆动轨迹建模研究,建立了摆初始位置势能变化量与对应弧度变化量的关系;推导了弧度与竖向位置变化量之间的关系,论证了摆的初始位置越靠近水平,单位弧度对应的摆的势能变化量越大,释放摆的过程中因机械抖动等引入的误差越大;推导了摩擦系数计算模型,确定了最佳计算公式选择条件,论证了数字式摆式仪的摩擦系数取决于摆的初始位置、空摆过程中摆达到的最高位置、测量过程中摆达到的最高位置等因素,与摆式仪本身的水平度、立柱垂直度等无关;通过引用低速状态下空气阻力模型,确定在摩擦系数测量过程中由空气阻力做功影响引入的误差小于0.001 1 J;以高精度摆式摩擦系数测定仪为例,探讨了测量过程中机械摩擦、机械抖动等引入误差的范围。