|
|
лабораторная работа. лаборат работа № 5. Экспериментальные данные 4 Контрольные вопросы 5
Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н. П. ОГАРЁВА» (ФГБОУ ВО «МГУ ИМ.Н.П. ОГАРЕВА) Рузаевский институт машиностроения (филиал) Кафедра Конструкторско-технологической информатики ОТЧЁТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 5 По дисциплине: Физика Изучение динамики вращательного движения на крестообразном маятнике (маятник Обербека)Автор отчёта о лабораторной работе подпись, дата, инициалы, фамилия Обозначение лабораторной работы ЛР – 02069964 – 15.03.05 –20– 21 направление подготовки 15.03.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств Курс 3 Группа_ ЗФО– 301 _Отделение Заочное Руководитель работыН.Д. Кузьмичев подпись, дата, инициалы, фамилия Рузаевка 2021
СОДЕРЖАНИЕ
Теоретическая часть 3
Описание установки 3
Экспериментальные данные 4
Контрольные вопросы 5
| |
|
|
|
|
|
КР – 02069964 – 15.03.05 – 20 – 21
|
|
|
|
|
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
Разраб.
|
|
|
|
Изучение динамики вращательного движения на крестообразном маятнике (маятник Обербека)
|
Лит.
|
Лист
|
Листов
|
Провер.
|
Кузьмичев Н.Д.
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Реценз.
|
|
|
|
РИМ, ЗФО, К-301
|
Н. Контр.
|
|
|
|
Утверд.
|
|
|
|
Работа №5
Изучение динамики вращательного движения на крестообразном маятнике (маятник Обербека)
Теоретическая часть и описание установки.
Маятник Обербека представляет собой крестовину, имеющую общую ось с двумя шкивами разных диаметров D1 и D2 (Рис. 5,1). Крестовина и шкивы жестко соединены между собой. Шкив через шарикоподшипник свободно вращается на оси. На стержнях крестовины закреплены на одном и том же расстоянии R от оси вращения одинаковые тела массы m . На шкив наматывается нить, к свободному концу которой подвешен груз массы m . Начальное положение груза отмечается на вертикальной шкале (см. рис. 5,1).
Рис 5.1.
Под действием опускающегося груза нить разматывается и приводит маятник в ускоренное вращение. Время движения груза измеряется электросекундомером. В момент начала движения груза необходимо нажать кнопку ПУСК секундомера, при этом начинается отсчѐт времени движения. Когда груз, пройдя расстояние x , опустится на контактную площадку, отсчѐт прекращается, время опускания груза t фиксируется секундомером.
 (5.7)
| |
|
|
|
|
|
КР – 02069964 – 15.03.05 – 20 – 21
|
Лист
|
|
|
|
|
|
3
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Экспериментальные данные
Приборы: Маятник Обербека (линейка на кронштейне маятника): 0 – 94 см
(инстр. погрешность ± 0,5 мм);
Линейка для измерения расстояний между грузами маятника: 0 – 30 см
(инстр. погрешность ± 0,5 мм);
Электронный секундомер (погрешность ± 0,001 сек);
Масса грузов на стержнях m = 200 г.;
Масса груза, скреплённого с нитью m1 = 60,7 г.;
Масса перегруза mп = 53,2 г.;
r = 20 мм;
g = 9,8 м/с2 ;
Δg = 0,005 м/c2 ;
y1 = 86 см;
y2 = 9 см;
l’ = 22,4 см;
l’’ = 22,4 см;
В лабораторной работе используем перегруз, т.е. m1 + mп.
Наименование средства измерения
|
Предел измерений или номинальное значение шкалы
|
Цена деления шкалы
|
Погрешность
|
Линейка на кронштейне маятника
|
От 0 до 94 см.
|
0,5 см.
|
± 0,5 мм
|
Линейка для измерения расстояний между грузами
|
От 0 до 30 см.
|
0,5 см.
|
± 0,5 мм
|
Электронный секундомер
|
|
|
± 0,001 сек
|
N. п/п
|
Грузы m сняты с крестовины
|
Грузы m находятся на крестовине, R=11,2 см
|
τ2, мс
|
τ1, мс
|
1
|
1,93
|
3,14
|
2
|
1,87
|
3,16
|
3
|
1,92
|
3,16
|
4
|
1,94
|
3,13
|
5
|
1,92
|
3,14
|
среднее
|
1,92
|
3,15
|
| |
|
|
|
|
|
КР – 02069964 – 15.03.05 – 20 – 21
|
Лист
|
|
|
|
|
|
5
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Обработка результатов измерений
1.По формуле  рассчитали расстояние
пройденное грузом m1.
2.По формуле  рассчитали среднее расстояние центров масс грузов m от оси вращения.
3.Провести статистическую обработку результатов прямых измерений t1 и t2, вычислить значения  , ∆ t1 и ∆t2.
где p,n=2.8 – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности p=0,95 и количества измерений n = 5.
4.По формуле (5.7) рассчитать экспериментальное значение момента инерции грузов
5.По формуле (5.8) рассчитать теоретическое значение моментов инерции грузов.
6.Убедиться, что относительные погрешности измерения δm, δR, δr и δh значительно меньше относительных погрешностей измерений τ1 и τ2. В этом случае формула для расчета погрешности принимает вид:
7.Погрешность определения R рассчитать по формуле
8.Рассчитать погрешность измерения J по формуле
Контрольные вопросы
1.Как теоретически рассчитать момент инерции маятника Обербека? Какие параметры установки нужно для этого знать?
Ответ: По формуле  можно рассчитать теоретическое значение моментов инерции грузов. Для этого надо знать массу грузов на маятнике и расстояние между грузами R.
2.Напишите основное уравнение динамики вращательного движения. Охарактеризуйте входящие в него физические величины.
Ответ: В проекции на ось оz, перпендикулярную странице, основное уравнение динамики вращательного движения имеет вид:
Здесь  - момент инерции маятника Обербека относительно оси oz,  - угловое ускорение в проекции на ось оz;  - алгебраическая сумма моментов сил, действующих на маятник в проекции на ось оz.
4.Напишите соотношение, связывающее ускорение маятника Обербека и линейное ускорение груза.
Ответ: 
| |
|
|
|
|
|
КР – 02069964 – 15.03.05 – 20 – 21
|
Лист
|
|
|
|
|
|
6
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
|
|
|
Скачать 0.62 Mb.