Лабораторная работа по физике м2 изучение законов вращательного движения
 Скачать 167 Kb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Волжский институт строительства и технологий (филиал) Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета Лабораторная работа по физике № М-2_ ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НА КРЕСТООБРАЗНОМ МАЯТНИКЕ ОБЕРБЕКА (Название лабораторной работы) Учебная группа НТТС-13
Волжский, 2017 ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение законов вращательного движения, определение момента инерции маятника Обербека. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: маятник Обербека, секундомер, набор грузов. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ: Моментом инерции J материальной точки массой m относительно оси вращения называется величина, равная произведению массы точки на квадрат расстояния её до рассматриваемой оси:  .Моментом инерции системы точек (тела) относительно оси вращения называется физическая величина, равная сумме произведений масс n материальных точек системы на квадрат их расстояний до рассматриваемой оси:  . (1)Теорема Штейнера: момент инерции тела J относительно любой оси вращения равен моменту его инерции Jс относительно параллельной оси, проходящей через центр масс C тела, сложенному с произведением массы тела на квадрат расстояния а между осями:  .Моментом силы  относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произведением радиус-вектора  , проведенного из точки О в точку приложения силы, на силу . В векторном виде  .Модуль момента силы  . (2)Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси: сумма моментов сил, действующих на тело относительно оси, равно произведению момента инерции этого тела относительно той же оси на угловое ускорение, приобретаемое телом  , (3)Моментом импульса  материальной точки относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произведением:  ,Момент импульса твердого тела относительно оси есть сумма моментов импульса отдельных частиц:  . (4)С учетом того, что  , момент импульса твердого тела относительно оси равен произведению момента инерции тела относительно той же оси на угловую скорость тела  . (5)Продифференцируем уравнение (5) по времени:  . (6)Т.е. основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси есть производная момента импульса твердого тела относительно оси вращения равна моменту сил относительно той же оси:  ,Закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени  или  , (7)ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ: Ускорение груза:  (8) Угловое ускорение:  (9)Момент силы натяжения нити: Мн= Fн · r (10) Сила Fн: Fн = m (g – a) (11) Момент инерции маятника Обербека:  (12)Момент силы трения Мтр определяется графически: зависимость углового ускорения от момента сил, действующих на систему, будет представлять собой прямую линию, проходящую через точку с координатами [Мтр; 0]. ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ
ТАБЛИЦЫ НАБЛЮДЕНИЙ Радиус r1 = 0,9 см = 0,9 ∙ 10-2 м
Радиус r2= 1,75 см = 1,75 ∙ 10-2 м
ВЫЧИСЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ: Радиус r1 = 0,9 см = 0,9 ∙ 10-2 м  с;  с;  с;  с; м/с2;  м/с2;  м/с2;  м/с2; 1/с2;  1/с2;  1/с2;  1/с2;Fн = 0,137∙(9,8 – 0,0037) = 1,34 Н; Fн = 0,165∙(9,8 – 0,0047) = 1,62 Н; Fн = 0,219∙(9,8 – 0,0061) = 2,15 Н; Fн = 0,277∙(9,8 – 0,0079) = 2,72 Н; Мн=1,34 · 0,9 ∙ 10-2 = 0,012 Нм; Мн=1,62 · 0,9 ∙ 10-2 = 0,015 Нм; Мн=2,15 · 0,9 ∙ 10-2 = 0,019 Нм; Мн=2,72 · 0,9 ∙ 10-2 = 0,024 Нм;  кгм2;  кгм2; кгм2;  кгм2; кгм2;Радиус r2 = 1,75 см = 1,75 ∙ 10-2 м  с;  с; с;  с; м/с2;  м/с2;  м/с2;  м/с2; 1/с2;  1/с2;  1/с2;  1/с2;Fн = 0,137∙(9,8 – 0,0127) = 1,34 Н; Fн = 0,165∙(9,8 – 0,0162) = 1,62 Н; Fн = 0,219∙(9,8 – 0,0219) = 2,14 Н; Fн = 0,277∙(9,8 – 0,0294) = 2,71 Н; Мн=1,34 · 1,75 ∙ 10-2 = 0,023 Нм; Мн=1,62 · 1,75 ∙ 10-2 = 0,028 Нм; Мн=2,14 · 1,75 ∙ 10-2 = 0,038 Нм; Мн=2,71 · 1,75 ∙ 10-2 = 0,047 Нм;  кгм2;  кгм2; кгм2;  кгм2; кгм2; График зависимости  для определения МтрМтр1 = 0,0025 Нм; Мтр1 = 0,005 Нм; ВЫВОД: Момент инерции маятника Обербека не зависит от массы груза, подвешенного на нить, и радиуса шкива, на который эта нить навита, а определяется только массами грузов, закрепленных на спицах маятника, и расстоянием от грузов до оси вращения. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||