Проробити теоретичне введення «ОБЕРТАЛЬНИЙ РУХ» стор.35-46

Мета роботи: визначення моменту інерції маятника Обербека і моменту інерції стержня.

Опис установки і виведення робочої формули

Маятник Обербека є хрестовиною (рис.1), що складається з чотирьох стержнів, прикріплених до втулки з віссю.

На шків радіусу , насаджений на вісь обертання маятника, намотується нитка, до вільного кінця якої, перекинутому через блок, кріпиться вантаж масою . Під дією цього вантажу нитка розмотується і приводить маятник в обертальний рівноприскорений рух. На вертикальній колоні з шкалою уздовж руху вантажу укріплено два фотоелектричні датчики – верхній і ніжній. Обидва фотоелементи сполучено з секундоміром, який фіксує час проходження вантажем відстані між ними (час опускання з висоти ).

На вантаж масою діють дві сили: сила тяжіння і сила натягнення нитки . Рівняння поступального руху (другий закон Ньютона) в проекції на вісь для вантажу :

Звідки отримаємо:

Сила створює обертальний момент:

,

де - плече сили . З іншого боку, згідно основного закону динаміки обертального руху:

,

де - момент інерції маятника Обербека; - кутове прискорення шківа; Прирівнюючи праві частини цих рівнянь, отримаємо:

(1)

де - прискорення вільного падіння; - лінійне прискорення вантажу . Зв'язок лінійного і кутового прискорень: (2)

Лінійне прискорення точок на ободі шківа можна визначити, виходячи з того, що вантаж опускається з висоти з таким же прискоренням: (3)

Підставивши (2) і (3) в (1), отримаємо для моменту інерції маятника Обербека робочу формулу:

.

Порядок виконання роботи

1) Вимірити діаметр шківа , на який намотана нитка. Значення радіуса шківа записати в таблицю 1.

2) Вимірити і записати в таблицю 1 відстань між фотоелементами.

3) Записати в таблицю 1 масу вантажу , масу та довжину стержня.

4) Установити нижню площину вантажу на рівні риси на верхньому фотоелементі.

5) Натиснути кнопку "Пуск".

6) Записати в таблицю 2 час опускання вантажу с висоти , яке показане на табло електросекундоміра, натиснути клавішу "Скидання".

7) Підняти вантаж у початкове верхнє положення і віджати клавішу "Пуск". Установка готова до наступних вимірів.

8) Провести виміри 5 разів і знайти середнє значення .

9) За робочою формулою обчислити момент інерції маятника Обербека , підставляючи :

10) Закрутити 4 стержні в маятник і зробити 5 разів виміри часу опускання вантажу з висоти з 4 стержням.

11) За робочою формулою обчислити момент інерції маятника з 4 стержнями , підставляючи :

12) Обчислити експериментальне значення моменту інерції одного стержня:

13) Обчислити теоретичне значення моменту інерції стержня за формулою:

14) Порівняти теоретичний і експериментальний результати:

Таблиця 1

, м	, м	,кг	, кг	, м

Таблиця 2

№	, с Без стержней	, с З стержнями

Контрольні питання:

1. Наведіть визначення траєкторії, шляху, переміщення.

2. Що називається миттєвою швидкістю? миттєвим прискоренням?

3. Прискорення і його складові.

4. Який рух називається поступальним? обертальним?

5. Закони Ньютона

6. Що називається кутовою швидкістю обертання?

7. Що називається кутовим прискоренням?

8. Як зв'язані лінійні і кутові характеристики при обертальному русі?

9. Записати і пояснити основний закон динаміки поступального і динаміки обертального руху? Записати ці закони для даної роботи.

10. Що називається моментом сили відносно нерухомої точки? Відносно нерухомої осі?

11. Що називається моментом інерції матеріальної точки? тіла?

12. У чому складається фізичний зміст моменту інерції?

13. Від чого залежить момент інерції твердого тіла?

14. Сформулюйте теорему Штейнера.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА М7 (№ 104)

МАЯТНИК МАКСВЕЛЛА

Проробити теоретичне введення «ОБЕРТАЛЬНИЙ РУХ» стор.47-50

Мета роботи: визначення моменту інерції маятника Максвелла і моменту інерції кільця.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: