Порядок виконання роботи № 5.6

 

1 Радіус великого шківа r маятника приведено у таблиці 8.11.

2 Виміряти відстань R від вісі обертання до центру ваги вантажів m які знаходяться на стержнях маятника, довжину стержня L, радіус обруча R₁.

3 Одночасно увімкнути секундомір i повернути догори держак гальма. Верхній зріз вантажу m₀ повинен бути нижче обручу маятника.

4 Коли розмотається шнур зі шківа, вимкнути секундомір. Записати показання секундоміра у таблицю 8.11.

5 Виміряти висоту h падіння вантажу.

6 Повторити 4 рази виміри часу t згідно пунктам 3÷4.

7 Розрахувати момент iнерцiї маятника I динамічним методом за фор­мулою

(8.17)

де k - поправочний коефіцієнт k = 1,4.

 

Таблиця 8.11

№	T, c	, с	m0, кг	r, м	H, м	R, м	, кг	L, м	R1, м	, кг× м^2	, кг ×м^2
				0,025

 

8. Визначити теоретичний момент iнерцiї маятника за (8.16).

9. Виходячи з (8.17), обчислити відносну похибку DI/I. При цьому півширину довірчого інтервалу Dr і Dh визначити за формулою для оди­нич­ного вимірювання, Dm₀ і Dg – як для табличних величин а для t обчислити за допомогою серії з 5 вимірювань.

Для штангенциркуля – d = 0,05мм, v = 0,05мм; лiнiйки – d = 1см, v = 0,5см; секундоміра – d = 0,1с. Обчисливши DI/I, знайти півширину довірчого інтервалу DI. Результати обчислень похибок занести до таблиця 8.12.

 

Таблиця 8.12

№	ti с	D ti с	D ti ^2 с^2	Півширина довірчого інтервалу.
D t с	D h, м	D r м	D m0 кг	D g м/с^2	D I кг×м^2
			åD ti^2=

 

Примітка: т₀ = 0,623 кг, т₁ = 0,3 кг, т₂ = 0,8 кг.

т₍₁₎ = 0,592 кг, т₍₂₎ = 0,595 кг, т₍₃₎ = 0,592 кг, т₍₄₎ = 0,597 кг,

 

8.9 Опис устаткування та методу вимірювання роботи № 5.7

МЕТА РОБОТИ: дослідити розподіл потенційної енергії тягарця на шківу маховика на кінетичну енергію маховика та роботу сили тертя.

ПРИЛАДИ І ЗНАРЯДДЯ: маховик, лінійка, секундомір, штангенциркуль.

 

ЗАВДАННЯ ДО РОБОТИ:

1 Визначити залежність кінетичної енергії маховика від часу його прискорення.

2 Визначити роботу та момент сили тертя.

 

Порядок виконання роботи№ 5.7

На шків поєднаний з маховиком намотано шнур з тягарцем, який створює момент сили що може прискорювати маховик, якщо відпустити гальмо маховика. При цьому потенційна енергія тягарця на шківу маховика перетворюється у кінетичну енергію маховика та роботу сили тертя. Рівняння балансу енергії має вигляд

(8.18)

де Е- потенційної енергії тягарця на шківу маховика, m та h – маса тягарця та шлях його переміщення по вертикалі, g – прискорення вільного падіння, - кінетична енергія маховика, J – момент інерції маховика, ω – кутова швидкість маховика, А - робота сили тертя.

Кутова швидкість маховика при рівноприскореному обертальному русі визначається співвідношенням

, (8.19)

де R – радіус шківа, t – час переміщення.

Підставляючи (8.19) в (8.18) знаходимо залежність зміни потенційної енергії тягарця на шківу маховика від часу переміщення тягарця

, (8.20)

Експериментально визначається час падіння тягарців різної маси на висоту h. Отримані дані заносяться у таблицю 8.13.

Таблиця 8.13

№	m, кГ	t, с	E, Дж	EК, Дж	A, Дж	h, м	R, м	M, Нм

За даними таблиці будується графік залежності зміни енергії при переміщенні тягарця від квадрату оберненого часу падіння тягарця, який має вигляд, рис.8.2

t ^-2, с ^-2

Рис.8.2

 

Враховуючи, що маса тягарця значно менша ніж маса маховика можна прийняти, що момент та робота сили тертя для сталого шляху є сталими і не залежать від мас тягарців та часу їх падіння. Найменша енергія тягарця, при якій час руху дорівнює нескінченості, (а швидкість руху дорівнює нулю) знаходиться у початку координат і дорівнює роботі сили тертя рис. 1. Тоді, згідно з (3), кінетична енергія маховика визначиться як різниця між потенційною енергією тягарця на шківу маховика та роботою сили тертя

Е_К = Е - А (8.21)

Момент сили тертя визначиться за формулою

М=АR / h (8.22)

де R – радіус шківа який вимірюється штангенциркулем.