Лабораторная работа Изучение законов вращательного движения при помощи маятника Обербека.
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-29Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Группа СК-13
Лабораторная работа №4
Изучение законов вращательного движения при помощи маятника Обербека.
Выполнил: Курдюков Е.А.
Проверил: Пшеницин В. И.
4.03.2010
1. Цель работы: анализ основного уравнения вращательного движения.
2. Основные понятия и закономерности:
Основное уравнение вращательного движения тела относительно неподвижной оси вращения имеет вид:
Где М – сумма проекций на ось вращения моментов всех внешних сил, действующих на тело, ω – его угловая скорость, J – момент инерции тела относительно данной оси. Для однородного твердого тела момент инерции представляет собой постоянную величину. Поэтому уравнение можно записать в виде:
Момент инерции J играет во вращательном движении ту же роль, что и масса m тела в его поступательном движении, момент инерции отражает инертность тела в его вращательном движении. Чем больше J тем труднее заставить вращающееся тело изменить угловую скорость ω.
3. Идея метода измерений и суть предлагаемой методики:
Основное уравнение вращательного движения удобно исследовать с помощью маятника Обербека.
На нити подвешивается груз массы m, натягивающий нить. Если натяжение нити равно Т, то момент сил, действующий на маятник, равен:
Величина Т определяется следующим образом. При вращении маятника, груз начинает опускаться с ускорением а. Уравнение движения опускающегося груза выглядит следующим образом:
Следовательно:
Соответственно, момент внешних сил, приложенных к маятнику, равен:
Ускорение а можно вычислить, измерив время τ падения груза с известной высоты h. Падение груза является равноускоренным, поэтому для движения груза справедливо уравнение:
4. Таблицы экспериментальных данных и результаты расчетов.
Таблица №1
| h | R | m | T | a | ε | M |
| 100 | | 54,2 | 8.4 | 0.028 | 0.93 | 0.015 |
| 100 | | 100.2 | 5.7 | 0.061 | 2.03 | 0.03 |
| 100 | | 146.2 | 4.5 | 0.098 | 3.26 | 0.04 |
| 100 | | 54,2 | 21.3 | 0.004 | 0.25 | 0.008 |
| 100 | | 100.2 | 11.5 | 0.015 | 0.93 | 0.015 |
| 100 | | 146.2 | 8.9 | 0.025 | 1.56 | 0.02 |
Расчет плотности материала в СИ:
6. Графики:
Вопросы к лабораторной работе:
1.Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения.
Ответ: произведение момента инерции тела на его угловое ускорение равно суммарному моменту внешних сил, действующих на тело. Моменты сил и инерции берутся относительно оси, вокруг которой происходит вращение.
2.дайте определение момента силы, приложенной к телу и момента импульса вращающегося тела. Как направлены векторы этих величин по отношению к оси вращения тела?
Ответ: момент силы - векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.
Моментом импульса вращающегося тела называют физическую величину, равную произведению момента инерции тела I на угловую скорость ω его вращения.
