Как можно изменить момент сил действующих на крестовину

РАЗДЕЛЫ САЙТА

Ответы на вопросы — в этот раздел попадают вопросы, которые задают нам посетители нашего сайта. Рубрику ведут эксперты различных научных отраслей.

Полезные статьи — раздел наполняется студенческой информацией, которая может помочь в сдаче экзаменов и сессий, а так же при написании различных учебных работ.

Красивые высказывания — цитаты, афоризмы, статусы для социальных сетей. Мы собрали полный сборник высказываний всех народов мира и отсортировали его по соответствующим рубрикам. Вы можете свободно поделиться любой цитатой с нашего сайта в социальных сетях без предварительного уведомления администрации.

ЗАДАТЬ ВОПРОС

НОВЫЕ ОТВЕТЫ

• Абадзехская стоянка, Даховская пещера. ..
• По закону сохранения заряда каждый шарик после соприкасl..
• 2)прогудел первый мохнатый шмель 3) Зазвенела Прогудел 4) ..
• В мілкій траві ворушаться сліди веселих, сполоханих доще
  ..

ПОХОЖИЕ ВОПРОСЫ

• Полный синтаксический разбор предложения ; Ребята остановились у обрывистого берега ,…
• Ребята окопали 3 ряда смородины по 12 кустов в каждом ряду и 17 кустов крыжовника.Сколько…
• Синтаксический разбор предложения шили штаны, рубахи, вязали теплые чулки, варежки.
• Момент силы при открывании двери за ручку ** расстоянии 60см от петель двери с силой 50H…

Минск 2010

1.Цель работы:

1. Проверить выполнимость основного закона динамики вращательного движения твердого тела.

2.Определить момент инерции крестообразного маятника.

3.Исследовать зависимость момента инерции крестообразного маятника от распределения массы относительно оси вращения.

2.Литература:

1. Сивухин Д.В.Общий курс физики, т.1, гл.2, § 17. М., «Наука», 1989.

2.Детлаф А.А. , Яворский Б.М. Курс физики. М. «Высшая школа», 1989.

3.Трофимова Т.И. Курс физики. М., «Высшая школа», 1998.

4.Савельев И.В. Курс общей физики, т.1, гл.2, §15. М., «Наука», 1977.

3.Порядок теоретической подготовки к выполнению работы.

Изучить и законспектировать в тетрадь ответы на контрольные вопросы.

4.Контрольные вопросы:

1. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела.

2.Как определяется момент силы относительно произвольной оси?

3.Что называют моментом инерции материальной точки?

4.Что называют моментом инерции тела и от чего он зависит?

5.Вывод рабочей формулы для расчета момента инерции крестообразного маятника.

6.Теорема Штейнера.

7.Зависимость момента инерции тела от распределения массы тела.

5.Приборы и принадлежности:

1. Крестообразный маятник (маятник Обербека).

2.Секундомер.

3.Набор грузов.

6.Указания по технике безопасности:

Приборы питаются от сети переменного напряжения 220 В.

НЕ РАЗРЕШАЕТСЯ РАБОТАТЬ ПРИ ПОВРЕЖДЕННОЙ ИЗОЛЯЦИИ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ПРОВОДОВ.

7.Отчёт по лабораторной работе должен содержать:

1) цель работы

2)приборы и принадлежности к работе

3)схему лабораторной установки

4)физическую модель

5)математическую модель

6)таблицу результатов измерений

7)результаты расчётов и погрешности

выводы

1.Основной закон динамики вращательного движения твердого тела.

Основное уравнение динамики вращательного движения тела относительно неподвижной оси в общем виде имеет вид:

Момент инерции тела есть величина, характеризующая инертность тела при вращении. В

уравнении (2) роль момента инерции аналогична роли массы в уравнении поступательного движения. Момент инерции тела относительно некоторой оси равен сумме моментов инерции всех элементов (точек) тела относительно этой оси и выражается следующей формулой:

Рис.1 Таким образом, момент инерции зависит не только от массы тела, но и от распределения ее относительно оси вращения.

Момент инерции тела относительно произвольной оси (OO»), согласно теореме Штейнера, равен сумме момента инерции I0 тела относительно оси, проходящей через центр масс тела(OO’),

параллельно заданной оси, и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями

(рис.1б):

Любое тело, независимо от того, вращается оно или покоится, обладает определенным моментом инерции относительно любой оси, подобно тому, как тело обладает массой независимо от состояния своего движения. В системе СИ момент инерции измеряется в [I ]= кг *м2.

2.Содержание работы. Вывод рабочей формулы.

Целью данной работы является проверка основных уравнений вращательного движения с помощью маятника Обербека (рис.2). Этот прибор позволяет исследовать зависимость момента инерции тела от его массы и от распределения массы относительно оси вращения.

Маятник Обербека представляет собой крестообразный маятник. Он состоит из шкива и четырех взаимно перпендикулярных стержней. По стержням можно перемещать грузы одинаковой массы, благодаря чему можно изменять момент инерции исследуемой системы тел (шкив + стержни + грузы).

На шкив наматывается нить, к концу который крепится груз массой m . Под действием груза система приводится в равноускоренное вращение. Измерив время t падения груза с высоты h , можно определить ускорение его движения:

a = 2t 2h .

Угловое ускорение системе сообщает сила натяжения нити T . Ее можно найти из уравнения динамики поступательного движения груза:

mar = mgr + Tr,

или в проекции

ma = mg − T .

Рис.2.

Откуда T = m(g − a) . Момент этой силы относительно оси вращения M = T r = m(g − a) r . Угловое ускорение системы ε = aτ / r . Так как нить сматывается со шкива без проскальзывания, то

можно экспериментально определить момент инерции маятника Обербека:

Изменяя массу груза m , можно изменить момент силы M и угловое ускорение ε . Подтверждением справедливости основного уравнения динамики вращательного движения (2) должно быть постоянство отношения

Mε = I = const

С помощью маятника Обербека можно определить момент инерции каждого из четырех грузов, закрепленных на стержнях. Поскольку момент инерции системы есть сумма моментов инерции всех элементарных масс, из которых складывается система, момент инерции груза массой mгр :

где I — момент инерции крестовины с грузами, I0 — момент инерции крестовины без грузов.

3.Порядок выполнения работы

1. Включите секундомер кнопкой «Сеть».

2.Снимите все четыре груза с крестовины маятника и перегрузок с опускающегося груза m1 (масса груза m1 и перегрузка ∆m указаны на них).

3.Нажмите кнопку «Пуск». Вращая крестовину, поднимите груз на нити так, чтобы его основание находилось над световым лучом верхнего фотодатчика. Зафиксируйте груз в этом положении, отпустив кнопку «Пуск». Обнулите показания секундомера, нажав на кнопку

«Сброс».

4.Нажмите кнопку «Пуск». После остановки груза запишите показание секундомера t1 в таблицу 1.

5.Отпустите тормоз, нажав кнопку «Сброс», и повторите измерения по пунктам 3 – 5 еще два раза.

7.На груз m1 положите дополнительный перегрузок ∆m. Значение m2=m1+∆m запишите в таблицу 1.

8.Повторите измерения по п.п. 3-5 три раза. Данные занесите в таблицу 1. Рассчитайте средние значения t1 и t 2 .

9.С помощью линейки не менее трех раз измерьте высоту падения груза h . Высота падения

равна расстоянию между верхним и нижним фотодатчиками. С помощью штангенциркуля не менее трех раз измерьте радиус шкива r (измеряется диаметр, затем делится пополам).

12. Поместите грузы на крестовину. Не изменяя момента силы, действующего на крестовину (m2=const), измерьте время падения груза для разных расстояний грузов до оси вращения R. Данные занесите в таблицу 2. Измерения проводить согласно п.п. 1-5.