Исследование динамики колебательного и вращательного движения
 Скачать 159.42 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра Физики отчет по лабораторной работе №3 по дисциплине «Физика» Тема: Исследование динамики колебательного и вращательного движения
Санкт-Петербург 2021 Цель работы: Исследование динамики колебательного движения на примере крутильного маятника, определение момента инерции маятника, модуля сдвига материала его подвеса и характеристик колебательной системы с затуханием (логарифмического декремента затухания и добротности колебательной системы). Приборы и принадлежности: Крутильный маятник, секундомер, масштабная линейка, микрометр.  Применяемый в работе крутильный маятник (рис. 3.1) представляет собой диск 1, закрепленный на упругой стальной проволоке 2, свободный конец которой зажат в неподвижном кронштейне 3. На кронштейне расположено кольцо 4, масса которого известна. Кольцо 4 можно положить сверху на диск 1, изменив тем самым момент инерции маятника. Для отсчета значений угла поворота маятника служит градуированная шкала 5, помещенная на панели прибора снизу от диска 1.Исследуемые закономерности: Момент инерции крутильного маятника – физическая величина, характеризующая инертные свойства твердого тела при его вращении.  где момент инерции I связывает угловое ускорение тела и момент сил М.Е  сли твердое тело вращается вокруг неподвижной оси, то момент инерции относительно оси вычисляется по формуле: где p – плотность тела, Vi – элемент объема. Уравнение движения крутильного маятника – без учета сил трения в подвесе уравнение движения имеет вид: где к – коэффициент кручения, φ – угол поворота диска маятника. Трение в подвесе создает тормозящий момент, который пропорционален скорости движения маятника:  Н еизвестный момент инерции диска маятника можно вычислить по формуле: момент инерции кольца,  - внешний и внутренний диаметр кольца, m – его масса. Крутильный маятник как диссипативная системаПолная энергия колебаний маятника убывает по формуле: У  бывание энергии происходит за счет совершения работы против сил трения.Скорость диссипации может быть найдена как: Определение модуля сдвига Д  ля подвеса из стальной проволоки модуль сдвига определяется из соотношения: где l – длина подвеса, d – его диаметр, k – коэффициент кручения.Модуль сдвига G связан с модулем Юнга, характеризующим сопротивление материала сжатию или растяжению, соотношением E=2G(1+v). Индивидуальные вопросы: 29) 1. Вектор угловой скорости направлен вдоль оси вращения по правилу правого винта. 2. Вектор момента силы совпадает с осью Z, а его направление определяется правилом правого винта. 3. Вектор момента импульса направлен вдоль оси вращения перпендикулярно плоскости, проведенной через векторы на оси Y и образует с ними правую тройку векторов. 4. Вектор углового ускорения направлен вдоль оси вращения в сторону вектора угловой скорости при ускоренном вращении и противоположно вектору угловой скорости при замедленном вращении. 26) Л  огарифмическим декрементом затухания называется натуральный логарифм отношения амплитуд, следующих друг за другом через период Т. Физическая величина, обратная числу колебаний, по истечении которых амплитуда А уменьшается в e раз.Протокол наблюдений Лабораторная работа №3 «Исследование динамики колебательного и вращательного движения» Выполнил: студент группы ________ ________________________________ Таблица 1
Таблица 2
Работа выполнена «___»__________2021г.______________ Обработка результатов Выводы |