Изучение плоскопараллельного движения твердого тела на примере маятника Максвелла.. 7лр. Отчет по лабораторной работе 7 Изучение плоскопараллельного движения твердого тела на примере маятника Максвелла

• Название: Отчет по лабораторной работе 7 Изучение плоскопараллельного движения твердого тела на примере маятника Максвелла
• Анкор: Изучение плоскопараллельного движения твердого тела на примере маятника Максвелла
• Дата: 30.04.2022
• Размер: 33.85 Kb.
• Имя файла: 7лр.docx
• Тип: Отчет; #506014

Национальный Исследовательский Ядерный Университет МИФИ

Институт Атомной Энергетики

Кафедра Общей и Специальной Физики

Отчет по лабораторной работе №7:

Изучение плоскопараллельного движения твердого тела на примере маятника Максвелла.

Студент: Бахтин Я.В.

Группа: ИВТ-Б21


Обнинск 2021г.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить плоскопараллельное движение твердого тела, то есть такого движения, при котором все точки тела описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях. Вычислить момент инерции маятника по экспериментальным результатам и оценить его абсолютную и относительную погрешности. Вычислить момент инерции и оценить погрешность.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

Плоскопараллельное движение твердого тела - такое движение, при котором все точки тела описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях. При плоском движении центр масс твердого тела движется в определенной плоскости, неподвижной в лабораторной системе отсчета, а вектор его угловой скорости все время остается перпендикулярным этой плоскости.

Уравнение движения центра масс:

; (1)

Уравнением вращательного движения, которое для случая вращения вокруг оси симметрии тела, проходящей через центр масс, и, следовательно, совпадающей с одной из главных осей инерции тела, имеет вид

, (2)

где m - масса тела; F - сумма сил, действующих на тело; β_z - угловое ускорение тела, - момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс, - сумма проекций моментов сил, действующих на тело, на ось вращения

Записывая моменты сил натяжения нитей в явном виде, можно переписать уравнение (2) как:

, (3)

где Т-модуль силы натяжения нити.

; (4)

; (5)

Величина ускорения a_c определяется экспериментально по прямым измерениям времени опускания маятника t проходимому при этом расстояние S. Так как маятник начинает движение из состояния покоя и движется под действием постоянных сил, то:

(6)

Подстановка ускорения из этого уравнения в предыдущее дает значение момента инерции:

; (7)

Момент инерции маятника можно представить как сумму моментов трех его частей: момента инерции маятника , момента инерции диска с отверстием для стержня и момента инерции сменного кольца , надеваемого на диск:

; (7)

Момент инерции стержня относительно оси вращения, проходящей через его концы, определяется как

, (8)

где - масса стержня, r - его радиус.

Момент инерции диска, вращающегося вокруг оси, перпендикулярной диску и проходящей через его центр, записывается следующим образом:

, (9)

где - масса диска, R - его внешний радиус, r - внутренний радиус.

Момент инерции кольца рассчитывается аналогичным образом:

, (10)

где - масса кольца, - внутренний радиус кольца, - внешний радиус кольца.

ХОД РАБОТЫ:

№ измерения	1 кольцо	2 кольцо
	2,226 с	2,353с
	2,232 с	2,319 с
	2,236 с	2,325 с
	2,237 с	2,333 с
	2,235 с	2,325 с
	2,254 с	2,316 с
	2,233 с	2,320 с
	2,229 с	2,333 с
	2,253 с	2,329 с
	2,237 с	2,325 с
	2,2372 с	2,3279 с

=









0,0092832



0,0104971















, где ,

























ИТОГ:





Вычисление момента инерции по расчетным данным:





























ИТОГ:




ВЫВОД:

Экспериментально, с помощью маятника Максвелла мы изучили плоскопараллельное движение тела. Сопоставили значения моментов инерции маятника Максвелла. Сопоставили значения моментов инерции маятника ( ) по экспериментальным результатам со значениями моментов инерции маятника ( ), они получились примерно одинаковыми, теперь мы можем привести таблицу:

Экспериментальные данные	Расчетные данные