Лабораторная работа №3. Лабораторная работа 3 "Изучение законов вращательного движения твёрдого тела "
 Скачать 252.5 Kb.
|
|
Лабораторная работа №3: "Изучение законов вращательного движения твёрдого тела ". Цель работы: 1. Проверка зависимости углового ускорения  от момента силы М при постоянном моменте инерции J. 2. Проверка зависимости момента инерции J грузов от расстояния до оси вращения. Перечень приборов и принадлежностей: 1. секундомер; 2. маятник Обербека; 3. набор грузов; Описание установки: Общий вид установки с маятником Обербека приведен на рис. 3.1.  Рис. 3.1. На вертикальной колонне 1, установленной на основании 2, прикреплены два кронштейна – нижний неподвижный 3 и верхний подвижный 4 – и две неподвижные втулки 5 и 6. Основание снабжено регулирующими ножками 7, обеспечивающими горизонтальную установку прибора. На верхней втулке 6 закреплен диск 8. Через диск переброшена нить 9. Один конец нити прикреплен к двуступенчатому диску 10, а на втором конце закреплены грузы 11. На нижней втулке 5 прикреплен электромагнит 12, который после подключения к нему напряжения питания удерживает систему крестовины вместе с грузами в состоянии покоя. Подвижный кронштейн 4 можно перемещать вдоль колонны и фиксировать его в любом положении, изменяя, таким образом, длину пути падающих грузов. Отсчет длины пути осуществляется по миллиметровой шкале 13 на колонне. На подвижном кронштейне 4 закреплен фотоэлектрический датчик 14. На неподвижном кронштейне 3 закреплен фотоэлектрический датчик 15, вырабатывающий электроимпульс конца измерения времени и включающий тормозной электромагнит. На основании прибора имеется миллисекундомер, к которому подключены фотоэлектрические датчики 14 и 15. Вид лицевой панели миллисекундомера изображен на рис. 3.1. Здесь расположены следующие элементы управления: 16 (сеть) - выключатель сети; нажатие клавиши вызывает включение напряжения питании и автоматическое обнуление прибора (все индикаторы высвечивают цифру нуль и светят лампочки фотоэлектрических датчиков); 17 (сброс) - нажатие клавиши вызывает обнуление схем миллисекундомера; 18 (пуск) - нажатие клавиши вызывает освобождение электромагнита и генерирование импульса, разрешающего измерение. Краткая теория: Величину  называют моментом инерции элемента массы  относительно оси вращения  . Сумма всех моментов инерции отдельных элементарных масс  называется моментом инерции тела относительно данной оси вращения .Момент инерции является мерой инертности вращающегося тела. Моментом силы относительно оси называется физическая величина, численно равная произведению силы на плечо. Вращающий момент силы вычисляется по следующей формуле:  Плечом силы относительно данной оси называется кратчайшее расстояние между осью вращения тела и линией действия силы. Момент силы относительно оси рассматривают как вектор, направленный по оси вращения. Его направление выбирается по правилу правого винта. При изменении массы груза, подвешенного к нити, или радиуса шкива, на котором закрепляется нить, можно изменить вращающий момент сил. Перемещая грузы вдоль стержней, можно менять момент инерции системы. Выполнение работы: Задание 1. Проверка зависимости углового ускорения от момента силы М при постоянном моменте инерции J.
  =2,26 =1,8 =1,55  =4,098 =6,46 =8,712  =0,022 =0,038 =0,055  M График зависимости  .;       Задание 2. Проверка зависимости моментов инерции грузов от расстояния до оси вращения. m = 0,135 кг; h = 0,45 м; r = 0,043 м.
 J  R График зависимости J=f(R). Вывод: В процессе эксперимента мы проверили зависимость углового ускорения от момента силы при постоянном моменте инерции и проверили зависимость момента инерции грузов от расстояния до оси вращения. Рассчитав моменты инерции в первом эксперименте, мы получили равные значения. Это доказывает правильность эксперимента. Во втором эксперименте мы узнали, что момент инерции грузов напрямую зависит от расстояния до оси вращения. |
, с
, 
, 
,