lab15 физика. Лабораторная работа по физике 15 Тема Определение момента инерции твердых тел с помощью крутильных колебаний

• Название: Лабораторная работа по физике 15 Тема Определение момента инерции твердых тел с помощью крутильных колебаний
• Дата: 01.04.2023
• Размер: 152.5 Kb.
• Имя файла: lab15 физика.doc
• Тип: Лабораторная работа; #1030568

Балтийский Государственный

Технический Университет

«ВоенМех»

имени Д.Ф. Устинова

Отчет

к лабораторной работе по физике №15

На тему

Определение момента инерции твердых тел

С помощью крутильных колебаний

Отчет выполнил студент

Факультета «Н»

Первушкин Кирилл

Группа Н272

Санкт-Петербург 2008

Лабораторная работа по физике №15
Тема: Определение момента инерции твердых тел с помощью крутильных колебаний.
Цель работы: экспериментальное определение момента инерции твердых тел относительно различных осей вращения.
Приборы и принадлежности: Крутильный маятник FPM-05, твердые тела различной формы, блок миллисекундомера.
Вариант: Двадцать четвертый
Эскиз установки:



Экспериментальная установка – обозначения:

1 – кнопка “Сеть”

2 – кнопка “Сброс”

3 – кнопка “Пуск”

4 – кнопка “Стоп”

5 – флажок рамки

6 – электромагнит

7 – Рамка, подвешенная с помощью вертикальных проволок

8 – вертикально закрепленные проволоки

Рабочие формулы:

1. 
   Период крутильных колебаний маятника:
   
2. 
   Коэффициент крутильной жесткости:
   
3. 
   Момент инерции крутильного маятника:
   
4. 
   Момент инерции относительно I-ой оси:
   
5. 
   Оценочные расчеты моментов инерции относительно осей X, Y, Z:
   

Куб: a=b=c=0.05 м, m=0.97 кг;

Параллелепипед: a=b=0.05 м, c=0.1 м, m=1.94 кг;


Формулы определения ошибки:

1. 
   Среднее измеренное x:
   
2. 
   Средняя квадратичная ошибка среднего значения:
   
3. 
   Абсолютная ошибка измерения:
   

Ответы на контрольные вопросы:

1. 
   Напишите уравнение динамики вращательного движения твердого тела.
   

Уравнение динамики вращательного тела: I=-k

2. 
   Что такое крутильный маятник? Чему равен его период колебаний?
   

Крутильный маятник – это прибор, который служит для определения момента инерции тела. Основным элементом крутильного маятника является рамка, подвешенная с помощь двух вертикально закрепленных проволок. Период колебаний вычисляется по формуле T=t/n, где

n – кол-во колебаний, t – время n колебаний.

3. 
   Что называется моментом инерции твердого тела?
   

Моментом инерции твердого тела называется физическая величина, которая характеризует распределение масс в теле и одновременно, вместе с массой, является мерой инертности тела.

4. 
   Выведите формулу для момента инерции параллелепипеда относительно оси X.
   

5. 
   Сформулируйте теорему Штейнера.
   

Если известен момент инерции I₀ относительно любой оси, проходящей через центр массы, то расчет момента инерции I этого тела относительно другой оси, параллельной первой и отстоящей от нее на расстоянии d, вычисляется по формуле:



Ход работы:
м м м Н/м²

Н*м Н*м

1. 
   Определение момента инерции I₀ рамки.
   

	t0 [с]	n	T0 [с]	I0 [кг*м2]
1	11.175	15	0.745	8.48*10-5
2	11.176	15	0.74506	8.481*10-5
3	10.455	14	0.747	8.521*10-5
4	9.72	13	0.748	8.541*10-5

После всех расчетов получаем: кг*м²

2. 
   Определение моментов инерции параллелепипеда относительно оси X
   

	t0 [с]	n	T0 [с]	I0 [кг*м2]
1	20.706	14	1.479	2.492*10-4
2	17.875	12	1.49	2.54*10-4
3	22.496	14	1.607	3.095*10-4
4	19.375	13	1.49	2.543*10-4

После всех расчетов получаем: кг*м²

3. 
   Определение моментов инерции параллелепипеда относительно оси Z
   

	t0 [с]	n	T0 [с]	I0 [кг*м2]
1	15.45	14	1.104	1.01*10-4
2	16.546	15	1.103	1.009*10-4
3	16.555	15	1.104	1.011*10-4
4	14.387	13	1.107	1.021*10-4

После всех расчетов получаем: кг*м²

Оценочные расчеты по известным формулам:




Вывод: после проведения опытов и расчетов на основе измеренных величин и оценочных расчетов по известным формулам, получились примерно одинаковые результаты. Что говорит о правильности проделанной мною работы. Разница между данными, полученными в ходе выполнения лабораторной работы, и данными из формул обуславливается неточностью приборов и округлениями в расчетах.