|
|
ЛР № 9. Лабораторная работа 8 Определение момента инерции твердых тел методом крутильных колебаний (унифилярный подвес). Цель работы
Устройство и принцип работы изделия.
Установка представлена на рисунках 1,2,3 и включает в свой со
став: основание 1, вертикальную стойку 2,верхний 3 и нижний 4 кронштейны, средний кронштейн 5, набор «снарядов» различной массы, набор пружин спускового устройства, набор исследуемых образцов.
Основание 1 снабжено четырьмя регулируемыми опорами 6 и винтом-барашком 7 для фиксации стойки.
Вертикальная стойка 2 выполнена из металлического прутка.
Верхний 3 и нижний 4 кронштейны предназначены для крепления узлов подвески и натяжения торсиона 8 (стальной проволоки), с которым связана металлическая рамка 9 с грузами 10 (см. Рисунок 3), предназначенная для установки съемной мишени 11 с противовесом 12 (см. Рисунок 3) и исследуемых образцов.
На среднем кронштейне 5, на котором нанесена шкала отсчета угла закручивания торсиона, расположены: спусковое устройство 14, предназначенное для производства «выстрела», электромагнит 15, предназначенный для удерживания рамки в исходном положении и ее освобождения (при этом возникают крутильные колебания рамки вокруг вертикальной оси), фотодатчик 16, предназначенный для определения периода колебаний металлической рамки с исследуемыми образцами и без них. Средний кронштейн 5 имеет скобу с винтом для крепления к вертикальной стойке 2.
Съемная мишень 11 предназначена для приема «снарядов» после выстрела.
Установка работает от блока электронного (далее – блок).
Рисунок 3
Указание мер безопасности.
К работе с установкой допускаются лица, ознакомленные с ее устройством, принципом действия и мерами безопасности в соответствии с требованиями, приведенными в настоящем разделе.
Для обеспечения нормальной работы установки и предотвращения выхода из строя фотодатчика подключение установки к блоку электронному производить строго в соответствии с описанием, приведенном в следующем разделе.
Для предотвращения опрокидывания установки необходимо располагать ее только на горизонтальной поверхности.
Порядок выполнения лабораторной работы.
1. Определение скорости полета «снаряда» методом крутильного баллистического маятника.
1.1. Установить мишень в рамку 9.
1.2. Подключить фотодатчик и электромагнит к блоку электронному.
1.3. Установить «снаряд», взвести пружину. Произвести «выстрел». Визуально определить угол отклонения рамки (
 )
масса груза – 1,15 г
1.4. Отклонить рамку на угол  (30 градусов) и зафиксировать электромагнитом, нажав кнопку «СЕТЬ» блока.
1.5. Нажать кнопку «ПУСК» блока.
1.6. Определить значение периода колебаний (10 колебаний)
1.7. Снять грузы с рамки и вычислить период  десяти колебаний рамки без грузов
Таблица №1.
Определение значения периода колебаний рамки с грузом и без.
Количество колебаний
(n)
|
Период колебаний рамки с грузом
(с)
|
Период колебаний рамки без груза
(с)
|
|
|
|
1.8. Вычислить скорость полета «снаряда» по формуле
где  рад
M = 
2. Определение моментов инерции твердых тел с помощью крутильных колебаний.
2.1. Определение теоретических значений моментов инерции тел
 , где
 размеры исследуемого образца, м
 плотность, 
Определение экспериментальных значений моментов инерции тел.
3.1. Снять мишень.
3.2. Определить период колебаний пустой рамки
3.3. Установить два груза на планку. Определить период колебаний рамки с грузами
3.4. Определить момент инерции рамки по формуле
где  – масса груза: 0,2196 кг
– радиус груза: 0,015 м
 0,0525 м (расстояние от оси вращения рамки до оси грузов)
3.5. Снять грузы. Установить исследуемый образец в рамке.
3.6. Определить период колебаний  рамки с исследуемым образцом
3.7. Определить момент инерции исследуемого образца по формуле
3.8. Зная теоретическое и экспериментальное значения моментов инерции исследуемого образца, определить относительную погрешность полученных значений по формуле:
Контрольные вопросы.
Что называют моментом инерции твердого тела относительно оси вращения? Единица измерения момента инерции.
Сформулируйте закон сохранения момента импульса и напишите формулу.
Что называют периодом гармонических колебаний?
Что называют крутильными колебаниями?
Что такое унифилярный подвес? Как его используют? Приведите примеры.
От чего зависит период колебаний унифилярного маятника?
Какие законы использовались при выводе формулы для расчета скорости полета снаряда? Запишите и объясните их.
Выведите формулу (9).
Как проводятся измерения периодов крутильных колебаний свободной рамки и рамки с телом?
Выведите формулу для определения момента инерции исследуемого образца.
|
|
|
Скачать 107.09 Kb.