11272

Определение моментов инерции тел на приборе Обербека

Лабораторная работа

Физика

Определение моментов инерции тел на приборе Обербека Методические указания к лабораторной работе № 10А по физике Раздел Механика Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения момента инерции на приборе Обе

Русский

2013-04-05

255.5 KB

58 чел.

Определение моментов инерции тел

на приборе Обербека

Методические указания к лабораторной работе № 10-А по физике

(Раздел «Механика»)

Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения момента инерции на приборе Обербека.

Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Механика и молекулярная физика»).

Печатается по решению методической комиссии факультета

«Нанотехнологии и композиционные материалы»

Научный редактор проф., д.т.н. В.С. Кунаков

© Издательский центр ДГТУ, 2009

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10-А

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ

НА ПРИБОРЕ ОБЕРБЕКА

Цель работы:  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛ НА ПРИБОРЕ ОБЕРБЕКА

Оборудование: экспериментальная установка, секундомер.

Теоретическая часть.

 

Маятник Обербека (рис. 1) состоит из шкива радиуса  и четырёх крестообразно расположенных тонких стержней, укреплённых на одной горизонтальной оси. По стержням можно перемещать и закреплять в нужном положении четыре дополнительных груза одинаковой массы . Маятник приводится во вращательное движение при помощи груза массы , прикреплённого к шнуру, намотанному на шкив.

При разматывании нити груз  опускается, пройдя расстояние , измеряемое по шкале. Определив время падения, можно найти ускорение, с которым падает груз:     .     (1)

Запишем второй закон Ньютона для груза  в проекции на направление движения:

   ,    (2)

где - сила тяжести, - сила натяжения нити.

На шкив действует сила , под действием которой он совершает вращение с угловым ускорением

.                                (3)

Поскольку по третьему закону Ньютона , можно записать, что момент силы, вращающий шкив, равен                             

.                 (4)

Рис. 1

Запишем основное уравнение динамики вращательного движения

   ,                    (5)

где - момент инерции вращающейся системы тел маятника Обербека.

Подставляя в уравнение (5) из (4) и  из (3) , получаем

.

Учитывая, что радиус шкива равен половине его диаметра, т.е. , получаем окончательную формулу для вычисления момента инерции системы

.                       (6)

Для нахождения моментов инерции  грузиков  необходимо найти момент инерции нагруженной системы  и момент инерции ненагруженной системы :  

=-                     (7)

Задание 1.  Определение момента инерции нагруженной системы

  1.  Насадить на крестовину (рис. 1) симметрично четыре груза  на одинаковом расстоянии от центра (по заданию преподавателя).
  2.  Намотать нить на шкив так, чтобы груз  находился на определённой высоте .
  3.  Занести в таблицу 1 величины, указанные на установке (, , ), а также  и , и их абсолютные погрешности.
  4.  Отпустить груз и определить время падения его  с заданной высоты. Измерения повторить несколько раз. Результаты занести в таблицу 2.
  5.  По  формуле (6) по среднему значению времени  определить момент инерции , результат занести в таблицу 1.
  6.  Вычислить относительную и абсолютную погрешности по формулам:

,    (8)

.                     (9)

7. Занести значения погрешностей в таблицу 1.

Таблица 1

кг

кг

м

м

м

кг.м2

кг.м2

кг.м2

кг.м2

Таблица 2

пп

с

с

 с

 с

с2

 с

  с

  с

  с

1

2

3

4

5

Ср

Задание 2.  Определение момента инерции ненагруженной системы

  1.  Снять грузики  с крестовины.
  2.  Намотать нить на шкив так, чтобы груз  находился на той же высоте .
  3.  Отпустить груз и определить время падения . Измерения повторить несколько раз. Результаты занести в таблицу 2.
  4.  Произвести статистическую обработку времени по методу Стьюдента (таблица 2).
  5.  По формуле (6) по среднему значению времени  определить момент инерции , результат занести в таблицу 1.
  6.  Вычислить погрешности по формулам (8) - (9), заменив  на ,  на ,  на . Результаты занести в таблицу 1.

Задание 3. Определение момента инерции четырёх грузиков

По формуле (7) определить момент инерции  четырёх грузиков. Результат занести в таблицу 1.

Задание 4. Теоретическое определение момента инерции грузиков

  1.  Считая грузики  материальными точками, рассчитать их момент инерции по формуле

.                (10)

  1.  Занести результат в таблицу 1. Сравнить и  .
  2.  Вычислить относительную и абсолютную погрешности по формулам:

;

.

  1.  Занеси значения погрешностей в таблицу 1.

Контрольные вопросы

  1.  Что называется моментом инерции материальной точки?
  2.  Что называется моментом инерции твёрдого тела? От чего он    зависит?
  3.  Момент инерции тел простейшей формы относительно оси, проходящей через центр инерции.
  4.  Физический смысл момента инерции.
  5.  Что называется моментом силы?
  6.  Вывести рабочую формулу для определения момента инерции.
  7.  Записать основной закон динамики вращательного движения.
  8.  Теорема Штейнера.
  9.  Найти момент инерции однородного шара радиусом  и массой  относительно оси вращения, проходящей по касательной к поверхности шара.
  10.  Вывести формулу относительной погрешности для момента инерции.

Рекомендуемая литература

  1.  Савельев И.В. Курс общей физики (т.1). М.: Наука, СПб.: Лань, 2006.
  2.  Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. Шк., 2004.
  3.  Справочное руководство по физике. Ч.1. Механика, молекулярная физика, электричество, магнетизм: Учеб.-метод. пособие.-Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2008.

Техника безопасности

  1.  К работе с установкой допускаются лица ознакомленные с её устройством и принципом действия.
  2.  Для предотвращения опрокидывания установки необходимо располагать её только на горизонтальной поверхности.

Составители: С.И. Егорова, И.Н. Егоров, Г.Ф. Лемешко, В.С. Кунаков

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ

НА ПРИБОРЕ ОБЕРБЕКА

Методические указания к лабораторной работе № 10-А по физике

(Раздел «Механика»)

Редактор А.А.Литвинова

В печать

Объём 0,7 усл.п.л. Офсет. Формат 60х84/16.

Бумага тип №3. Заказ №       . Тираж          . Цена           

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344010, г.Ростов-на-Дону, пл.Гагарина,1.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37197. ОСНОВНОЙ КАПИТАЛ ОРГАНИЗАЦИИ И ИСТОЧНИКИ ЕГО ФИНАНСИРОВАНИЯ 220 KB
  ОСНОВНОЙ КАПИТАЛ ОРГАНИЗАЦИИ И ИСТОЧНИКИ ЕГО ФИНАНСИРОВАНИЯ Вы будете изучать: Экономическое содержание основного капитала Источники финансирования основного капитала Методы начисления амортизации. Цели: Изучить экономическую литературу раскрывающую экономическую природу основного капитала и методику начисления амортизации основных средств. Ключевые слова: основной капитал источники финансирования основного капитала амортизация методы начисления амортизации. Методы начисления амортизации в бухгалтерском и налоговом учете.
37198. ФИНАНСОВОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ В ОРГАНИЗАЦИИ 279 KB
  Задачи: Отражение перспектив развития организации; Оценка потенциальных влияний сегодняшних решений на возможности компании в ближайшем будущем; Постановка целей которые служат мотивацией работникfv и позволяют установить критерии оценки их деятельности. Контроль за воплощением финансового плана в жизнь=регулярный пересмотр финансового плана в соответствии с текущими тенденциями в деятельности организации на рынке и экономике в целом. Показатели долгосрочных планов используются как некая база для оценки последующей деятельности. Но...
37199. ОБОРОТНЫЙ КАПИТАЛ ОРГАНИЗАЦИИ И ИСТОЧНИКИ ЕГО ФИНАНСИРОВАНИЯ 2.7 MB
  Результат: Обозначить экономическую природу оборотного капитала Рассчитать потребность в оборотных активах организации. Структура оборотных активов организации. Учитывая способ отражения оборотных средств в бухгалтерском балансе можно представить что в рассматриваемом случае оборотный капитал представляет собой с одной стороны часть пассива баланса содержащую величину авансированного капитала собственного и заемного на создание оборотных средств активов организации а с другой стороны сами оборотные средства активы....
37200. ОЦЕНКА ФИНАНСОВОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ 139 KB
  :финансовое состояние организации – уровень сбалансированности отдельных структурных элементов активов и капитала предприятия а также уровень эффективности их использования. Инструмент финансового анализами – анализ коэффициентов которые могут быть рассчитаны по данным бухгалтерской отчетности.С другими государственными органами Организация получает целевое государственное финансирование и тем самым улучшает коэффициенты финансовой устойчивости улучшает структуру баланса и повышает его валюту При наличии хорошо разработанного бизнесплана...
37201. СОДЕРЖАНИЕ И ФУНКЦИИ ФИНАНСОВ ОРГАНИЗАЦИЙ 228.5 KB
  СОДЕРЖАНИЕ И ФУНКЦИИ ФИНАНСОВ ОРГАНИЗАЦИЙ Вы будете изучать: Сущность финансов организаций; Виды финансовых отношений организации и принципы их организации; Функции и роль финансов в деятельности организации; Состав финансовых ресурсов организации; Элементы финансового механизма организации; Цель лекции: Понять природу финансов организации и определить их роль в деятельности организации. Роль финансов в деятельности организации. фирмой называют субъект экономической деятельности или говоря иначе экономический субъект...
37202. Фондовая биржа 62.5 KB
  Именно поэтому в российском законодательстве определяется что членами фондовой биржи любые профессиональные участники рынка ценных бумаг. В России к профессиональным участникам рынка ценных бумаг относят коммерческие банки поэтому они также могут быть членами биржи. Причем коммерческие банки как правило самые активные члены биржи. 79 акций Франкфуртской фондовой биржи принадлежали отечественным коммерческим банкам и 10 зарубежным банкам.
37203. Правовое регулирование рынка ценных бумаг 27 KB
  О рынке ценных бумаг далее Закон о РЦБ регулирует отношения возникающие при эмиссии и обращении эмиссионных ценных бумаг при осуществлении профессиональной деятельности на рынке ценных бумаг а также устанавливает основы государственного регулирования данного рынка. О защите прав и законных интересов инвесторов на рынке ценных бумаг устанавливает меры направленные на обеспечение государственной и общественной защиты прав и законных интересов физических и юридических лиц объектом инвестирования которых являются эмиссионные ценные...
37204. Ценная бумага 78 KB
  С продажей ценной бумаги все права обязательства и отношения переходят к её новому владельцу. В Гражданском Кодексе РФ можно найти перечень видов ценных бумаг: государственная облигация облигация вексель чек депозитные и сберегательные сертификаты банковские сберегательные книжки на предъявителя коносаменты акции приватизационные ценные бумаги и другие документы которые законами о ценных бумагах или в установленном ими порядке отнесены к числу ценных бумаг. Атрибутами ценной бумаги являются: имущественные права отношения...
37205. Ры́нок це́нных бума́г, фо́ндовый ры́нок 92 KB
  По виду ценных бумаг рынок облигаций рынок акций рынок производных финансовых инструментов. По эмитентам рынок ценных бумаг предприятий рынок государственных ценных бумаг и т. По срокам рынок кратко средне долгосрочных и бессрочных ценных бумаг.