Изучение законов вращательного движения твёрдого тела - файл n1.doc

приобрести
Изучение законов вращательного движения твёрдого тела
скачать (97.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc253kb.02.01.2006 15:21скачать
Победи орков

Доступно в Google Play

n1.doc

Лабораторная работа №3:
"Изучение законов вращательного движения твёрдого тела ".

Цель работы: 1. Проверка зависимости углового ускорения от момента

силы М при постоянном моменте инерции J.

2. Проверка зависимости момента инерции J грузов от

расстояния до оси вращения.

Перечень приборов и принадлежностей:

1. секундомер;

2. маятник Обербека;

3. набор грузов;

Описание установки:

Общий вид установки с маятником Обербека приведен на рис. 3.1.





Рис. 3.1.
На вертикальной колонне 1, установленной на основании 2, прикреплены два кронштейна – нижний неподвижный 3 и верхний подвижный 4 – и две неподвижные втулки 5 и 6.

Основание снабжено регулирующими ножками 7, обеспечивающи­ми горизонтальную установку прибора. На верхней втулке 6 зак­реплен диск 8. Через диск переброшена нить 9. Один конец нити прикреплен к двуступенчатому диску 10, а на втором конце зак­реплены грузы 11. На нижней втулке 5 прикреплен электромагнит 12, который после подключения к нему напряжения питания удерживает систему крестовины вместе с грузами в состоянии покоя. Подвижный кронштейн 4 можно перемещать вдоль колонны и фиксировать его в любом положении, изменяя, таким образом, длину пути падающих грузов.

Отсчет длины пути осуществляется по миллиметровой шкале 13 на колонне.

На подвижном кронштейне 4 закреплен фотоэлектрический датчик 14. На неподвижном кронштейне 3 закреплен фотоэлектрический датчик 15, вырабатывающий электроимпульс конца измерения времени и включающий тормозной электромагнит.

На основании прибора имеется миллисекундомер, к которому подклю­чены фотоэлектрические датчики 14 и 15. Вид лицевой панели миллисекундомера изображен на рис. 3.1. Здесь расположены следующие элементы управления:

16 (сеть) - выключатель сети; нажатие клавиши вызывает включение напряжения питании и автоматическое обнуление прибора (все индикаторы высвечивают цифру нуль и светят лам­почки фотоэлектрических датчиков);

17 (сброс) - нажатие клавиши вызывает обнуление схем миллисекундомера;

18 (пуск) - нажатие клавиши вызывает освобождение электромагнита и генерирование импульса, разрешающего измерение.
Краткая теория:

Величину называют моментом инерции элемента массы относительно оси вращения . Сумма всех моментов инерции отдельных элементарных масс называется моментом инерции тела относительно данной оси вращения .

Момент инерции является мерой инертности вращающегося тела.

Моментом силы относительно оси называется физическая величина, численно равная произведению силы на плечо.

Вращающий момент силы вычисляется по следующей формуле:



Плечом силы относительно данной оси называется кратчайшее расстояние между осью вращения тела и линией действия силы.

Момент силы относительно оси рассматривают как вектор, направленный по оси вращения. Его направление выбирается по правилу правого винта.

При изменении массы груза, подвешенного к нити, или радиуса шкива, на котором закрепляется нить, можно изменить вращающий момент сил.


Перемещая грузы вдоль стержней, можно менять момент инерции системы.



Выполнение работы:

Задание 1. Проверка зависимости углового ускорения от момента

силы М при постоянном моменте инерции J.


m, кг




t, с

t, с

r, м

h, м

, с

M,

J,


0,053

1

2,25


2,26


0,043


0,45


4,098


0,022


0,00536

2

2,24

3

2,29


0,094

1

1,82


1,8


0,043


0,45


6,46


0,038


0,00588

2

1,81

3

1,76


0,135

1

1,54


1,55


0,043


0,45


8,712


0,055


0,00631

2

1,59

3

1,51






=2,26

=1,8

=1,55



=4,098

=6,46

=8,712



=0,022

=0,038

=0,055








M
График зависимости .

;

















Задание 2. Проверка зависимости моментов инерции грузов от

расстояния до оси вращения.

m = 0,135 кг; h = 0,45 м; r = 0,043 м.


N,

п/п

t, с

t, с

M,

, с

R, м

J,

J,


1

2,30


2,33


0,0559


3,855


0,09


0,0145


0,0082

2,18

2,50


2

2,46


2,46


0,0560


3,459


0,12


0,0162


0,0090

2,45

2,47


3

3,11


3,04


0,0563


2,265


0,15


0,0249


0,0186

3,04

2,98


4

3,50


3,53


0,0565


1,680



0,18


0,0336


0,0273

3,54

3,54


5

4,00


4,01


0,0566


1,302


0,21


0,0435


0,0372

3,99

4,05


J








R

График зависимости J=f(R).

Вывод: В процессе эксперимента мы проверили зависимость углового ускорения от момента силы при постоянном моменте инерции и проверили зависимость момента инерции грузов от расстояния до оси вращения.

Рассчитав моменты инерции в первом эксперименте, мы получили равные значения. Это доказывает правильность эксперимента.

Во втором эксперименте мы узнали, что момент инерции грузов напрямую зависит от расстояния до оси вращения.


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации