Изучение законов вращательного движения твердого тела

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Изучение законов вращательного движения твёрдого тела

Цель работы: 1. Проверка зависимости углового ускорения от момент силы М при постоянном моменте инерции J.

2. Проверка зависимости момента инерции J грузов от расстояния до оси вращения.

Перечень приборов и принадлежностей:

1. секундомер;

2. маятник Обербека;

3. набор грузов;

Описание установки:

Общий вид установки с маятником Обербека приведен на рис. 3.1.

Рис. 3.1.

На вертикальной колонне 1, установленной на основании 2, прикреплены два кронштейна - нижний неподвижный 3 и верхний подвижный 4 - и две неподвижные втулки 5 и 6.

Основание снабжено регулирующими ножками 7, обеспечивающими горизонтальную установку прибора. На верхней втулке 6 закреплен диск 8. Через диск переброшена нить 9. Один конец нити прикреплен к двуступенчатому диску 10, а на втором конце закреплены грузы 11. На нижней втулке 5 прикреплен электромагнит 12, который после подключения к нему напряжения питания удерживает систему крестовины вместе с грузами в состоянии покоя. Подвижный кронштейн 4 можно перемещать вдоль колонны и фиксировать его в любом положении, изменяя, таким образом, длину пути падающих грузов.

Отсчет длины пути осуществляется по миллиметровой шкале 13 на колонне.

На подвижном кронштейне 4 закреплен фотоэлектрический датчик 14. На неподвижном кронштейне 3 закреплен фотоэлектрический датчик 15, вырабатывающий электроимпульс конца измерения времени и включающий тормозной электромагнит.

На основании прибора имеется миллисекундомер, к которому подключены фотоэлектрические датчики 14 и 15. Вид лицевой панели миллисекундомера изображен на рис. 3.1. Здесь расположены следующие элементы управления:

16 (сеть) - выключатель сети; нажатие клавиши вызывает включение напряжения питании и автоматическое обнуление прибора (все индикаторы высвечивают цифру нуль и светят лампочки фотоэлектрических датчиков);

17 (сброс) - нажатие клавиши вызывает обнуление схем миллисекундомера;

18 (пуск) - нажатие клавиши вызывает освобождение электромагнита и генерирование импульса, разрешающего измерение.

Краткая теория:

Величину называют моментом инерции элемента массы относительно оси вращения . Сумма всех моментов инерции отдельных элементарных масс называется моментом инерции тела относительно данной оси вращения .

Момент инерции является мерой инертности вращающегося тела.

Моментом силы относительно оси называется физическая величина, численно равная произведению силы на плечо.

Вращающий момент силы вычисляется по следующей формуле:

Плечом силы относительно данной оси называется кратчайшее расстояние между осью вращения тела и линией действия силы.

Момент силы относительно оси рассматривают как вектор, направленный по оси вращения. Его направление выбирается по правилу правого винта.

При изменении массы груза, подвешенного к нити, или радиуса шкива, на котором закрепляется нить, можно изменить вращающий момент сил.

Перемещая грузы вдоль стержней, можно менять момент инерции системы.

момент сила инерция ускорение

Выполнение работы:

Задание 1. Проверка зависимости углового ускорения от момента силы М при постоянном моменте инерции J.

=2,26

=1,8

=1,55

=4,098

=6,46

=8,712

=0,022

=0,038

=0,055

График зависимости .

;

Задание 2. Проверка зависимости моментов инерции грузов от расстояния до оси вращения.

m = 0,135 кг; h = 0,45 м; r = 0,043 м.

График зависимости J=f(R)

J

Вывод: В процессе эксперимента мы проверили зависимость углового ускорения от момента силы при постоянном моменте инерции и проверили зависимость момента инерции грузов от расстояния до оси вращения.

Рассчитав моменты инерции в первом эксперименте, мы получили равные значения. Это доказывает правильность эксперимента.

Во втором эксперименте мы узнали, что момент инерции грузов напрямую зависит от расстояния до оси вращения.

Размещено на Allbest.ru