![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Опис експериментальної установки та методу дослідження. До виконання лабораторних робітСтр 1 из 18Следующая ⇒
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ До виконання лабораторних робіт з дисципліни “Фізика” для студентів усіх спеціальностей та форм навчання
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 (2 курс 3 семестр) ПЕРЕВІРКА ОСНОВНОГО РІВНЯННЯ ДИНАМІКИ ОБЕРТАЛЬНОГО РУХУ ЗА ДОПОМОГОЮ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА МЕТА РОБОТИ 1.1 Експериментально перевірити основне рівняння динаміки обертального руху.
ПРИЛАДИ і матеріали 2.1 Маятник Обербека. 2.2 Набір тягарців. 2.3 Електронний секундомір. 2.4 Лінійка.
ОПИС ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ ТА МЕТОДУ ДОСЛІДЖЕННЯ Обертання твердого тіла навколо нерухомої осі OZ описується рівнянням
де Рівняння (4.1) є прямим наслідком другого закону Ньютона. Тому його експериментальна перевірка є в той самий час перевіркою основних положень механіки. Експериментальна установка, схема якої зображена на рис. 4.1 (маятник Обербека), складається з чотирьох спиць 1, які закріплені на втулці під прямим кутом одна до одної. На цю саму втулку насаджено шків 2, радіус якого дорівнює На шків 2 намотана нитка, до якої прив’язаний тягарець А масою mА (позиція 4, рис. 4.1). Сила тяжіння, що діє на цей тягарець, призводить до появи сили натягу нитки, а це, у свою чергу, спричиняє обертання маятника Обербека.
Для маятника Обербека неважко експериментально знайти результуючий момент сил, момент інерції, кутове прискорення, а потім перевірити справедливість рівняння (4.1). Знайдемо співвідношення, за допомогою яких, використовуючи експериментальні дані, можна обчислити вищезгадані величини. Виміряємо час t, за який тіло А (позиція 4, рис. 4.1) із стану спокою опуститься на відстань H (див. рис. 4.1). Рух тіла А є рівноприскореним. Це прискорення легко знайти з формули
Кутове ж прискорення знаходимо, використовуючи відоме співвідношення
У цій формулі r – радіус шківа. Результуючий момент сил, що діє на маятник Обербека, складається з моменту сили натягу нитки та моменту тертя в осі втулки
де Силу натягу нитки знаходимо за допомогою другого закону Ньютона, який застосовуємо до руху тіла А:
Для знаходження моменту сили тертя використаємо закон збереження енергії. Тіло А опускається на відстань H, яка визначається довжиною нитки, що прив’язана до шківа. Після досягнення тілом А найнижчої точки (відстань H) маятник продовжує обертатись за інерцією в тому самому напрямку і намотує нитку на шків. Тіло А починає підніматись і зупиняється на висоті h (див. рис. 4.1). Завдяки силі тертя висота підняття h виявляється меншою за відстань H. Експериментально вимірявши величини h та H, можна знайти момент сил тертя. Для цього використаємо те, що робота сил тертя дорівнює зміні повної енергії системи. Тобто
де
Для знаходження моменту інерції маятника використаємо
де Таким чином, формули (4.3), (4.7) та (4.8) дозволяють за результатами експерименту знайти усі величини, що входять до основного рівняння динаміки обертального руху (4.1), і тим самим перевірити його.
|