Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Перевірка залежності кутового прискорення від моменту сил за умови, що момент інерції маятника Обербека є постійною величиною
|
|
1 Значення мас тіл, які використовуються в лабораторній роботі, радіус шківа r вважаються відомими. Запишіть значення m A1, m A2, r до протоколу лабораторної роботи (тіло А складається з двох частин масою m A1 та m A2).
2 Встановіть тягарці, що знаходяться на спицях маятника, на однаковій відстані від осі обертання. Збалансуйте маятник за допомогою цих тягарців так, щоб він знаходився у стані байдужої рівноваги. Щоб впевнитись, що маятник збалансовано, простежте за процесом зупинки маятника. Якщо швидкість обертання буде зменшуватись до нуля монотонно, то це означає, що маятник є збалансованим.
3 Перевірте електричне з’єднання секундоміра з верхнім (позиція 6, рис. 4.1) та нижнім столиком-вимикачем 8. Увімкніть секундомір.
4 Підвісьте тіло А масою m A1 (без додаткового тягарця масою m A2) до нитки. Відрегулюйте довжину нитки за допомогою гвинта на тягарці А так, щоб цей тягарець вимикав секундомір, торкаючись нижнього столика-вимикача 8 (див. рис. 4.1) у момент повного розмотування нитки.
5 Підніміть тіло А до верхнього столика вимикача 6 (див. рис. 4.1). При цьому нитку потрібно навити на шків рівномірно. Зверніть увагу: навивати нитку на шків в усіх експериментах потрібно в одному і тому самому напрямку. Нитка повинна звисати з того боку шківа, щоб тіло А знаходилось над столиками-вимикачами 6, 8 (див. рис. 4.1). Визначте висоту тіла А H 1 відносно нижнього столика-вимикача (на рис. 4.1 позначено H), а також похибку цього вимірювання Δ H 1. Результат запишіть у таблицю 4.1.
Таблиця 4.1
| H 1=< H 1> ±Δ H 1= | ||||
| Номер досл. | t 1, с | h 1, м | Δ t 1, с | Δ h 1, м |
| Сер. | ||||
| M 1zрез=< M 1zрез> ±Δ M 1zрез= | ||||
| ε 1z=< ε 1z> ±Δ ε 1z= |
6 Установіть верхній столик-вимикач так, як це показано на рис. 4.1. Установіть на секундомірі нульові значення часу. Для цього натисніть на кнопку “Сброс”. Відпустіть тіло А (швидкість його в момент проходження верхнього столика-вимикача повинна дорівнювати нулю). Визначте час t 1 його падіння з висоти H 1, а також висоту його підйому h 1 відносно нижнього столика-вимикача (див. рис. 4.1). В момент проходження верхнього столика відбувається вмикання секундоміра, в момент торкання нижнього столика-вимикача секундомір зупиняється. Дослід повторити п'ять разів, дані записати в таблицю 4.1.
7 Визначте середні значення < t 1>, 
, а також похибки 
та 
, використовуючи відповідні формули для прямих вимірювань. Результати запишіть у таблицю 4.1.
8 Використовуючи формулу (4.3), визначте середнє значення кутового прискорення 
, а також її похибку
,
. (4.10)
Результат запишіть у таблицю 4.1.
9 Використовуючи формулу (4.7), визначте середнє значення результуючого моменту сил 
, а також його похибку
,
(4.11)
де g=9, 81 м/с2, Δ g=0, 01 м/с2. Результат запишіть у таблицю 4.1.
10 З’єднайте з тілом А масою m A1 додатковий тягарець масою m A2. Відрегулюйте довжину нитки за допомогою гвинта на тягарці А так, щоб цей тягарець вимикав секундомір, торкаючись нижнього столика-вимикача 8 (див. рис. 4.1) в момент повного розмотування нитки.
11 У таблицю 4.2 запишіть такі дані: < H 2> =< H 1 >, Δ H 2 = Δ H 1. Висота підйому залишається такою самою, як і в попередніх експериментах.
12 Проведіть вимірювання часу падіння t 2 та висоти підйому h 2 аналогічно, як це робилося в пункті 6. Запишіть результати п’яти вимірів величини t 2 та h 2 у таблицю 4.2.
13 Визначте середні значення 
, 
, а також похибки 
та 
, використовуючи відповідні формули для прямих вимірювань. Результати запишіть у таблицю 4.2.
14 Визначте середнє значення кутового прискорення 
та її похибки, використовуючи співвідношення, що аналогічні до формул (4.10). Результат запишіть у таблицю 4.2.
15 Визначте середнє значення результуючого моменту сил 
та його похибки, використовуючи формули, що аналогічні до співвідношень (4.11). Результат запишіть у таблицю 4.2.
16 Визначте відношення кутових прискорень, а також похибку цього відношення
,
. (4.12)
Результат запишіть у вигляді
.
17 Визначте відношення результуючих моментів сил за формулою
,
а також відповідну похибку
. (4.13)
Результат запишіть у вигляді
.
Таблиця 4.2
| H 2=< H 2> ±Δ H 2= | ||||
| Номер досл. | t 2, с | h 2, м | Δ t 2, с | Δ h 2, м |
| Сер. | ||||
| M 2zрез=< M 2zрез> ±Δ M 2zрез= | ||||
| ε 2z=< ε 2z> ±Δ ε 2z= |
18 Порівняйте відношення 
з 
(
). Зробіть висновок (чи виконується основне рівняння динаміки обертального руху).
5 контрольні запитання
Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити:
- теоретичний матеріал з теми “Механіка твердого тіла” за підручником [2, 4] або конспектом відповідних лекцій;
- матеріал, що поданий вище до даної лабораторної роботи.
Для перевірки теоретичної підготовки до лабораторної роботи дайте відповідь на такі запитання:
1 Момент сили і момент імпульсу. Рівняння моментів для матеріальної точки (доведення).
2 Рівняння моментів для системи матеріальних точок (доведення). Закон збереження моменту імпульсу (доведення).
3 Плоский рух твердого тіла. Кутова швидкість обертання твердого тіла. Миттєва вісь обертання.
4 Обертання твердого тіла навколо нерухомої осі. Рівняння динаміки обертального руху відносно нерухомої осі (доведення).
5 Момент інерції циліндра (диска) відносно осі симетрії (доведення).
6 Момент інерції стержня (доведення).
7 Теорема Гюйгенса-Штейнера (доведення).
8 Робота тіла, що обертається навколо нерухомої осі (доведення).
9 Кінетична енергія твердого тіла за умови плоского руху (доведення).