Вивчення законів обертального руху твердого тіла

n1.doc (1 стор.)
Оригінал



Лабораторна робота № 3:
"Вивчення законів обертального руху твердого тіла".

Мета роботи: 1. Перевірка залежності кутового прискорення від моменту

сили М при постійному моменті інерції J.

2. Перевірка залежності моменту інерції J вантажів від

відстані до осі обертання.

Перелік приладів і приладдя:

1. секундомір;

2. маятник Обербека;

3. набір вантажів;

Опис установки:

Загальний вигляд установки з маятником Обербека наведено на рис. 3.1.





Рис. 3.1.
На вертикальній колоні 1, встановленої на підставі 2, прикріплені два кронштейна - нижній нерухомий 3 і верхній рухливий 4 - і дві нерухомі втулки 5 і 6.

Підстава забезпечене регулюючими ніжками 7, забезпечують горизонтальну установку приладу. На верхній втулці 6 закріплений диск 8. Через диск перекинута нитка 9. Один кінець нитки прикріплений до двуступенчатий диску 10, а на другому кінці закріплені вантажі 11. На нижній втулці 5 прикріплений електромагніт 12, який після підключення до нього напруги живлення утримує систему хрестовини разом з вантажами в стані спокою. Рухомий кронштейн 4 можна переміщати уздовж колони і фіксувати його в будь-якому положенні, змінюючи, таким чином, довжину шляху падаючих вантажів.

Відлік довжини шляху здійснюється по міліметрової шкалою 13 на колоні.

На рухомому кронштейні 4 закріплений фотоелектричний датчик 14. На нерухомому кронштейні 3 закріплений фотоелектричний датчик 15, що виробляє електроімпульс кінця вимірювання часу і включає гальмівний електромагніт.

На підставі приладу є миллисекундомером, до якого підключені фотоелектричні датчики 14 і 15. Вид лицьовій панелі миллисекундомером зображений на рис. 3.1. Тут розташовані такі елементи управління:

16 (мережа) - вимикач мережі; натискання клавіші викликає включення напруги харчуванні і автоматичне обнулення приладу (всі індикатори висвічують цифру нуль і світять лампочки фотоелектричних датчиків);

17 (скид) - натискання клавіші викликає обнулення схем миллисекундомером;

18 (пуск) - натискання клавіші викликає звільнення електромагніту і генерування імпульсу, який дозволить вимір.
Коротка теорія:

Величину називають моментом інерції елемента маси відносно осі обертання . Сума всіх моментів інерції окремих елементарних мас називається моментом інерції тіла відносно даної осі обертання .

Момент інерції є мірою інертності тіла, що обертається.

Моментом сили відносно осі називається фізична величина, що чисельно дорівнює добутку сили на плече.

Обертаючий момент сили обчислюється за наступною формулою:



Плечем сили відносно даної осі називається найкоротша відстань між віссю обертання тіла і лінією дії сили.

Момент сили відносно осі розглядають як вектор, спрямований по осі обертання. Його напрямок вибирається за правилом правого гвинта.

При зміні маси вантажу, підвішеного до нитки, або радіусу шківа, на якому закріплюється нитка, можна змінити обертаючий момент сил.


Переміщуючи вантажі уздовж стрижнів, можна змінювати момент інерції системи.



Виконання роботи:

Завдання 1. Перевірка залежності кутового прискорення від моменту

сили М при постійному моменті інерції J.


m, кг




t, з

t , з

r, м

h, м

, З

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
Графік залежності .

;

















Завдання 2. Перевірка залежності моментів інерції вантажів від

відстані до осі обертання.

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


N,

з / п

t, з

t , з

M,

, З

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

Графік залежності J = f (R).

Висновок: В процесі експерименту ми перевірили залежність кутового прискорення від моменту сили при постійному моменті інерції і перевірили залежність моменту інерції вантажів від відстані до осі обертання.

Розрахувавши моменти інерції в першому експерименті, ми отримали рівні значення. Це доводить правильність експерименту.

У другому експерименті ми дізналися, що момент інерції вантажів безпосередньо залежить від відстані до осі обертання.
Навчальний матеріал
© ukrdoc.com.ua
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації