Измерение кинематических характеристик

3.3.1. Включите сеть и питание электромагнита. Подвесьте шарик на электромагнит.

3.3.2. Выключив питание электромагнита, шарик упадет на стержень и приведет во вращательное движение стержень. В этот момент включите секундомер и замерьте время вращения стержня до полной остановки стержня, количество оборотов и расстояние от оси вращения до места удара шарика о стержень.

3.3.3. Опыт по измерению времени вращения и числа оборотов стержня повторите не менее пяти раз. Найти среднее значение этих величин и по ним рассчитать искомые характеристики. Данные занести в табл. 6.1. Значение высоты шарика указано на установке.

3.3.4. Определите кинематические характеристики шарика и стержня: – линейную скорость шарика перед ударом по формуле (6.1); – начальную угловую скорость стержня после удара пол формуле (6.6); – угловое ускорение стержня по формуле (6.8).

 

Таблица 6.1

Результаты измерения времени и числа оборотов стержня

и расчета кинематических величин шарика и стержня

 

№ п.п.	t				r
с	с	обор.	обор.	м	м	м/с	с^–1	с^–2

3.4. Расчет динамических характеристик стержня и
шарика

3.4.1. Рассчитайте: – экспериментальное значение момента инерции стержня относительно оси вращения по формуле (6.5); – теоретическое значение момента инерции стержня относительно оси вращения по формуле

,

где – масса стержня; – длина стержня; – ширина стержня (рис. 6.1).

Значение массы шарика и массы стержня приведено в паспорте установки. Линейные размеры стержня ℓ ₁ и ℓ ₂ измерить с помощью линейки и штангенциркуля.

Сравните экспериментальное и теоретическое значения момента инерции стержня и рассчитайте относительное расхождение между ними в процентах:

;

3.4.2.: Используя формулу (6.3), рассчитайте: момент импульса шарика относительно оси вращения перед ударом; момент импульса стержня относительно оси вращения. Сравнить значения и .

3.4.3. Используя формулу (6.4), рассчитайте: – кинетическую энергию шарика перед ударом и – начальную кинетическую энергию стержня после удара. Сравните и .

3.4.4. Определите момент сил трения в оси вращения по формуле (6.9). Значение момента инерции стержня принять равным экспериментальному значению .

3.4.5. Рассчитайте работу сил трения в оси по формуле (6.10).

Заполните табл. 6.2. по данным расчетов динамических характеристик.

Сделайте вывод.

Таблица 6.2

Расчет динамических величин шарика и стержня

кг · м^2	кг · м^2	%	кг·м^2 с	кг·м^2 с	Дж	Дж	Н · м	Дж

7. Лабораторная работа №4.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА
МЕТОДОМ КЛЕМАНА – ДЕЗОРМА

Цель работы

1.1. Экспериментально проверить основные термодинамические законы для идеального газа.

1.2. Определить коэффициент Пуассона для воздуха и сравнить его с расчетным значением.

Подготовка к работе

Прочитать в учебниках следующие параграфы: [1] – §§ 9.5–9.6, [2] – §§ 50, 53–55, [4] – §§ 21, 22. Для выполнения работы студент должен знать: а) основные уравнения термодинамических процессов; б) первое начало термодинамики; в) понятие коэффициента Пуассона; г) методы расчёта теплоты, работы и изменения внутренней энергии; д) уметь пользоваться измерительными приборами.

Выполнение работы