Е. В. Рутьков должность, уч степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия отчет о лабораторной работе маятник максвелла по курсу: физика - файл

скачать (71 kb.)


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
КАФЕДРА ФИЗИКИ

ОТЧЕТ
ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

д-тор физ-мат наук, проф.










Е.В. Рутьков

должность, уч. степень, звание




подпись, дата




инициалы, фамилия




ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

МАЯТНИК МАКСВЕЛЛА



по курсу: ФИЗИКА







РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР. №

1833










О.А. Журавлев










подпись, дата




инициалы, фамилия

Санкт-Петербург 2018

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определение момента инерции маятника Максвелла.

2 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

2.1 Описание лабораторной установки

В
нешний вид лабораторной установки показан на рисунке 1. На вертикальной стойке крепятся два кронштейна. Верхний неподвижный кронштейн снабжен воротком 1 для крепления и регулировки бифилярного подвеса, электромагнитом 2 для фиксировании маятника в верхнем положении и фотодатчиком 3, включающий секундомер. На подвижном кронштейне закреплен фотодатчик 4, выключающий секундомер. Шкала секундомера 5 вынесена на лицевую панель прибора. Кнопка «Сеть» включает питание установки, кнопка «Сброс» обнуляет показания секундомера. При нажатии на кнопку «Пуск» отключается электромагнит, и маятник приходит в движение. Массу и момент инерции маятника можно менять при помощи сменных колец, надеваемых на диск. Высота падения определяется по шкале, нанесенной на вертикальной стойке.

Рисунок 1 – Общий вид лабораторной установки

2.2 Параметры установки:

– радиус оси: r = 5 мм

– радиус нити: rн = 0,6 мм

– радиус диска: R1 = 42,5 мм

–радиус кольца: R2 = 52,5 мм

– масса диска: mD = 33 г

– масса кольца: mK = 390 г

2.3 Параметры приборов

Параметры приборов, использованных в установке приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Параметры приборов





Название

Предел измерения

ЦД

Класс точности

Сист. погр.

1

Линейка

440 мм

1 мм

0,5

2 мм

2

Секундомер

99,999 с

0,001 с

1

0,001 с

3 РАБОЧИЕ ФОРМУЛЫ

Вычисление теоретического значения момента инерции маятника Максвелла производится по формуле (1), расчет момента инерции по экспериментальным данным производится по формуле (3).

(1)

где I – момент инерции системы, кг×м2;

mд – масса диска;

mк – масса кольца;

R1 – радиус диска (42,5×10-3м);

R2 – радиус кольца (52,5×10-3м).



(2)

где m – масса системы;

r – радиус маятника;

rн – радиус нити подвеса маятника;

t – время падения маятника от точки подвеса.

h0 – начальная высота падения маятника.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ

4.1 Результаты измерений

Результаты измерений приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты измерений



Опыт

Время падения маятника, с

h0 = 0,3 м

h0 = 0,2 м

1

1,783

1,415

2

1,794

1,426

3

1,789

1,416

4

1,788

1,424

5

1,794

1,452

6

1,795

1,415

7

1,8

1,414

8

1,799

1,42

9

1,8

1,411

10

1,792

1,427

4.2 Результаты вычислений

Результат расчета практических значений момента инерции маятника Максвелла представлен в таблице 3.

Таблица 3 – Практические значения момента инерции маятника

Опыт

Момент инерции маятника, I, ×10-2 кг×м2

h0 = 0,3 м

h0 = 0,2 м

1

6,09

6,05

2

6,16

6,15

3

6,13

6,06

4

6,12

6,13

5

6,16

6,38

6

6,17

6,05

7

6,21

6,04

8

6,2

6,1

9

6,21

6,02

10

6,15

6,16

Исходя из данных таблицы 3, среднеквадратичное значение момента инерции маятника Максвелла равно: 6,16×10-2 кг×м2;

Теоретическое значение момента инерции равняется: 6,09×10-2 кг×м2;

5 ПРИМЕРЫ ВЫЧИСЛЕНИЙ

Пример вычисления практического значения момента инерции:



= = 6,09×10-2 кг×м2.

Вычисление теоретического значения момента инерции:



= 6,091×10-2 кг×м2.

6 ВЫЧИСЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Относительная погрешность момента инерции:


7 ВЫВОД ПО ВЫПОЛНЕННОЙ РАБОТЕ

В процессе выполнения лабораторной работы был практически определен момент инерции маятника Максвелла массой 0,423 кг, равный 6,16±0,07×10-2 кг×м2.



Экспериментально было доказано, что момент инерции маятника не зависит от начальной высоты падения маятника, так как значения времени и высоты (2) компенсируют друг друга из–за постоянного значения ускорения.

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