Лабораторная работа 1_3. Цель работы 1 изучение кинематических и динамических характеристик вращательного движения
![]()
|
Работа 1.3 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАЯТНИКЕ ОБЕРБЕКА Цель работы: 1) изучение кинематических и динамических характеристик вращательного движения;2) экспериментальное определение момента инерции крестовины маятника Обербека и момента сил трения; 3) проверка справедливости закона сохранения (превращения) энергии механической системы. Схема экспериментальной установки. ![]() 1 – ось вращения; 2 – стержень; 3 – груз-насадка; 4 – шкив; 5 – нить; 6 – блок; 7 – груз; 8 – линейка; 9 – секундомер Расчетные формулы.Мн = т(g – a)R , ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где Мн – момент силы натяжения нити, Н*м., m – масса груза, кг., g – ускорение свободного падения, м/с2, a – ускорение, м/с2, R – радиус шкива, м., h – высота расположения груза над полом, м., t – время, с., ![]() ![]() J – момент инерции крестовины маятника Обербека, кг*м2, Mтр – момент сил трения, Н*м., ![]() ![]() Результат измерения диаметра и радиуса шкива: D = 1,7 * 10-3 м. R = 0,85 * 10-3 м. Согласно рекомендациям h =0,95 м. Проведение измерений и обработка результатов.
Пример расчета средней величины времени: ![]() Пример расчета ускорения: ![]() Пример расчета момента силы натяжения нити: ![]() Пример расчета углового ускорения: ![]() График зависимости углового ускорения от момента силы натяжения нити. ![]() Обработка экспериментальной зависимости (Мн) с использованием графического способа. Поскольку угловое ускорение обращается в нуль при Мн = Мтр , то момент сил трения будет равен: Мтр = 0,0001 (Н*м). Расчет значения момента инерции крестовины маятника Обербека. ![]() Расчет скорости груза (по данным опыта №1). ![]() Расчет угловой скорости вращения. ![]() Расчет угла поворота крестовины маятника Обербека в момент падения груза на пол. ![]() Расчет значения левой и правой частей уравнения закона сохранения энергии. ![]() ![]() ![]() Окончательный результат: ![]() Выводы: Угловое ускорение крестовины маятника Обербека зависит от момента силы натяжения нити, и эту зависимость можно выразить уравнением основного закона динамики вращательного движения. Момент инерции крестовины маятника Обербека рассчитывается при условии действия момента силы натяжения нити и вращения маятника с угловым ускорением. Экспериментально на маятнике Обербека доказана справедливость закона сохранения энергии механической системы. |