![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Проверка основного закона динамики вращательного движения твердого телаСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Цель работы: проверить прямо пропорциональную зависимость между угловым ускорением β и моментом силы M при постоянном моменте инерции J и обратно пропорциональную зависимость между β и J при M = const. Оборудование: маятник Обербека, штангенциркуль, электросекундомер.
Описание установки и метода измерений
Рассмотрим силы, действующие на груз. На груз действуют две силы: сила тяжести P = mg и сила натяжения нити
Так как масса нити пренебрежимо мала, то согласно третьему закону Ньютона, сила натяжения нити
На маятник Обербека действуют момент силы натяжения Основной закон динамики вращательного движения относительно оси, перпендикулярной плоскости рисунка, выразится уравнением
где J – момент инерции маятника Обербека, β – его угловое ускорение. Так как в нашем опыте
Момент силы натяжения равен произведению силы натяжения
где D – диаметр шкива. Из уравнения (1)
С учетом (2) и (6) формула (5) примет вид
Груз движется вниз равноускоренно, поэтому пройденный путь h определяется уравнением кинематики
из которого выражаем линейное ускорение
Расчет ускорения по формуле (9) показывает, что в условиях нашего опыта
Угловое ускорение β связано с линейным (тангенциальным) ускорением точек боковой поверхности шкива, равным ускорению груза m, соотношением
Тогда, учитывая (9), получим
Из уравнения (4) следует, что при J = const в случае действия на маховик двух различных моментов сил
Согласно уравнениям (10) и (11) при D = const и h = const
Для проверки равенства (12) необходимо по результатам опыта определить отношение моментов сил по формуле (13) и отношение угловых ускорений по формуле (14) и сравнить эти отношения. Для определения отношений (13) и (14) нужно изменять вращающий момент, подвешивая к нити грузы разной массы m 1 и m 2, не изменяя положения грузов m 0 на стержнях. Согласно (4), угловое ускорение β обратно пропорционально J при M = const. Если построить график зависимости
Момент инерции маятника Обербека может быть определен как сумма моментов инерции крестовины со шкивом и грузов m 0. Если размеры грузов малы по сравнению с расстоянием R от центра груза до оси вращения, то их моменты инерции можно определить как моменты инерции материальных точек. Таким образом,
где J 0 – момент инерции крестовины со шкивом, m 0 – масса груза, k – количество грузов. Из формулы (16) следует, что момент инерции маятника Обербека можно изменить, меняя количество грузов на крестовине и их расстояние до оси вращения.
Порядок выполнения работы
1. Определить массу грузов m 1 и m 2 (m 1 взять примерно вдвое больше m 2). Определить высоту h, с которой будут опускаться грузы. 2. Укрепить на крестовине грузы m 0 на одинаковых наибольших расстояниях R = R 1. Добиться того, чтобы маятник находился в безразличном равновесии (по равновесию маятника в двух положениях при горизонтальном расположении каждой пары стержней). Таблица 1
3. Определить расстояние R 1 (см. рис. 1). Для этого надо измерить высоту l 0 цилиндрического груза m 0, диаметр шкива D, расстояние l 1 от груза m 0 до шкива. Вычислить R по формуле
Результаты измерений п.п. 1 – 3 записать табл.1. 4. Вращая маятник, намотать нить на шкив и поднять груз m 1 на высоту h. Затем отпустить маятник и измерить время t 1 опускания груза. Опыт повторить три раза. Результаты записать в таблицу. 5. Заменить груз m 1 на m 2 и повторить измерения, приведенные в п. 3. Измеренное время t 2 записать в табл. 1. По результатам измерений вычислить средние значения 6. По формуле (13) вычислить отношение моментов сил, а по формуле (14), используя средние значения Если
то (12) выполняется. Для вычисления 7. Оставляя массу подвешенного груза неизменной (m 1), измерить время t 3 опускания груза для двух симметрично расположенных грузов m 0 на крестовине маятника, и время t 0 опускания груза для маятника без грузов m 0. 8. Установить расстояние R 2 примерно на 5 см меньше R 1 и измерить время t 4 и t 5 для двух и четырех грузов m 0 соответственно. В каждом случае опыт провести три раза. Результаты измерений записать в табл. 1 и 2. 9. По формуле (15) для каждого случая определить 1/β, подставляя
Контрольные вопросы
1. Что называется моментом инерции материальной точки? От чего зависит момент инерции тела? Какую роль он играет во вращательном движении? 2. При любом ли расположении грузов на крестовине их можно считать точечными? 3. Что называется моментом силы относительно неподвижной оси? Как определить его направление? В каких единицах он измеряется? 4. Дать определение угловой скорости и углового ускорения. Как направлен вектор угловой скорости? 5. Какова связь между линейными и угловыми скоростями и ускорениями? 6. Какая сила сообщает вращающий момент маятнику? 7. Вывести основной закон динамики вращательного движения. Как он записывается для маятника Обербека? 8. Какова цель работы? Библиографический список 1. Детлаф, А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш. шк., 1999. – § 4.1–4.3. 2. Трофимова, Т. И. Курс физики / Трофимова Т.И. – М.: Академия, 2004. – § 6, 16, 18. 3. Савельев, И. В. Курс общей физики в 3-х т. Т.1 / И. В. Савельев.– СПб.: Лань, 2005. – § 38, 39. 4. Кингсеп, А. С. Основы физики: в 2-х т. Т. 1 / А. С. Кингсеп, Г. Р. Локшин, О. А. Ольхов. – М.: Физматлит, 2001. – Гл.7 § 7.1, 7.3, 7.4, 7.6. 5. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: в 5-ти т. Т.1 / Д. В. Сивухин. – М.: Физматлит МФТИ, 2005. – § 30, 32–38. 6. Курс физики: Учебник для вузов: в 2-х т. Т. 1 / Под ред. В. Н. Лозовского. – СПб.: Лань, 2006. – Гл. 1.6 § 1.33, 1.34 Гл. 3.2 § 3.3.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; просмотров: 1218; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.97.14.82 (0.012 с.) |