Определение момента инерции в машине Атвуда. Определение момента инерции в машине Атвуда
![]()
|
Определение момента инерции в машине Атвуда Приборы и принадлежности: машина Атвуда, набор грузов, секундомер, масштабная линейка. Цель работы: изучение вращательного и поступательного движений на машине Атвуда, определение момента инерции блока и момента сил трения в оси блока. Описание установки и исследуемые закономерности ![]() На среднем кронштейне 4 крепится фотодатчик 8, выдающий электрический сигнал по окончанию счета времени равноускоренного движения грузов. На среднем кронштейне есть риска, совпадающая с оптической осью фотодатчика. Нижний кронштейн представляет собой площадку с резиновым амортизатором, о который ударяется груз при остановке. На вертикальной стойке 1 укреплена миллиметровая линейка 9, по которой определяют начальное и конечное положение грузов, т.е. пройденный путь. Начальное положение определяют визуально по нижнему краю груза, конечное положение – по риске среднего кронштейна. Секундомер 10 выполнен как самостоятельный прибор с цифровой индикацией времени. Машина Атвуда предназначена для изучения законов поступательного и вращательного движений. Принцип работы установки основан на том, что, когда на концах нити подвешены грузы различной массы, система начинает двигаться равноускоренно. В комплект грузов входит несколько перегрузов, что позволяет исследовать движения с различными ускорениями. На каждый груз действует две силы – сила тяжести и сила натяжения нити, под действием которых грузы движутся. Полагая, что нить невесома и нерастяжима, получим, что ускорения обоих грузов будут постоянны, одинаковы по значению и противоположны по направлению. На основании второго закона Ньютона для первого груза с перегрузом и второго груза можно записать ![]() ![]() где m1 и m2 – массы 1-го и 2-го грузов; ![]() ![]() где r – радиус блока; ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где S – пройденный грузом за время t путь. Целью выполнения работы является определение момента инерции блока и момента сил трения в блоке. Для этого экспериментально исследуется зависимость М от ε. Различные значения М реализуются с помощью набора перегрузов массой ![]() Результаты наблюдений Таблица №1
Значение масс ![]() Значение с прибора ![]() Расчеты: Для определения I и ![]() ![]() ![]() Для каждого случая. Таблица №2
Из сопоставлений линейной зависимости ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Заменив в этих формулах XK на МК, а YK на ![]() Среднее значение X(MK), Y( ![]() ![]() ![]() Вычисляем среднее значение коэффициентов а и b: ![]() ![]() Из соотношения (7) получим: ![]() ![]() Окончательный результат: Момент сил трения в оси блока = 0,00012 Момент инерции блока = 0,000066 Вывод: в ходе работы были изучены вращательное и поступательное движения на машине Атвуда, определен момента инерции блока и момента сил трения в оси блокаи |