Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Топ:
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Интересное:
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2021-11-24 | 50 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Цель работы: изучение основного закона динамики вращательного движения, экспериментальное определение момента инерции твердого тела (маятника Обербека).
Описание лабораторной установки
Рисунок 8.1 – Общий вид лабораторной установки
Общий вид установки представлен на рисунке 8.1.
Маятник представляет собой лёгкую крестовину (1), на которой можно закреплять грузы массой m1. На рисунке они отмечены цифрой (2). В центре крестовины находится шкив (3) с блоком. На шкив наматывается нить, к концу которой подвешивается груз массой m (4). Для удержания груза в верхнем положении служит магнит (5), который включается тумблером (6). Расстояние, пройденное грузом (4), измеряется линейкой-шкалой (7).
Для определения момента сил М рассмотрим силы, действующие на груз массой m. На этот груз действуют сила тяжести mg и сила натяжения нити T. Запишем уравнение второго закона Ньютона для груза в проекциях на ось y:
mg − T = ma, где a – ускорение груза. Выражая силу натяжения нити T из этого уравнения, получаем
T = m(g − a).
Сила T равна по модулю и противоположна по направлению силе, действующей на шкив со стороны нити и создающей вращающий момент M. Тогда
M = rT = r∙m(g − a), (8.1)
где r – радиус шкива. Угловое ускорение ε маятника определяется выражением
, (8.2)
где aτ – тангенциальная составляющая ускорения точек на поверхности шкива, равная ускорению a, с которым движется груз (полагаем, что нить нерастяжима). Подставляя M из формулы (8.1) и ε из формулы (8.2) в основное уравнение динамики вращательного движения (Т.5.5) получаем
(8.3)
|
Если ускорение а, с которым движется груз массой m, намного меньше ускорения свободного падения g, то >>1, и выражение (8.3) можно записать в таком виде:
(8.4)
Ускорение a, с которым движется груз, можно определить экспериментально, измерив время t его падения с высоты h. Как известно, при падении с нулевой начальной скоростью . Выражая ускорение a из этого соотношения, получаем
. (8.5)
Порядок выполнения работы
1. Намотать нить на большой шкив, поднять груз массой m.
2.Включить электромагнит для удержания груза в начальном положении.
3.Отключить электромагнит и измерить время падения груза.
4. Проделать два аналогичных измерения, изменяя массу груза.
Таблица 8.1 – Результаты измерений
Шкив | Номер опыта | m, кг | t,с | а,м/с2 | I,кг∙м2 |
большой | 1 2 3 | ||||
малый | 1 2 3 |
5. Намотать нить на малый шкив, повторить опыты. Полученные данные записать в таблицу 8.1.
6. Изменить момент инерции крестовины, передвинув грузы m 1 на крестовине.
7. Проделать опыты согласно п.п. 1-4, результаты занести в таблицу 8.2.
8. По формуле (8.5) рассчитать ускорение а для всех опытов.
9.Убедившись, что неравенство a << g выполняется, определить значения момента инерции I по формуле (8.4).
Таблица 8.2 – Результаты измерений
Шкив | Номер опыта | m, кг | t,с | а,м/с2 | I,кг∙м2 |
большой | 1 2 3 |
10. Рассчитать средние арифметические значение момента инерции маятника для трех опытов.
11. Найти относительную погрешность измерения момента инерции:
. (8.6)
10. Найти абсолютную погрешность
. (8.7)
11. Записать окончательный результат в форме
I = Iср±∆I,кг∙ м2
Контрольные вопросы
1.Определите понятие угловой скорости. Назовите единицу ее измерения.
|
2. Куда направлен вектор угловой скорости.
3. Как связана линейная скорость с угловой?
4. Что называется угловым ускорением? Назовите единицу ее измерения.
5. Как определяется направление углового ускорения?
6. Как связано линейное ускорение с угловым?
7.Как направлены угловые скорость и ускорение маятника?
8. Зависит ли направление этих векторов от направления вращения?
9. Ответьте на контрольные вопросы 1-16 теоретического введения к работам 5,6,7,8.
10. Как направлен момент силы натяжения нити?
11. Зависит ли натяжение нити от расположения грузов на крестовине?
|
|
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!