11273

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ ОТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ВРАЩЕНИЯ

Лабораторная работа

Физика

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ ОТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ВРАЩЕНИЯ Методические указания к лабораторной работе № 10Б по физике Раздел Механика Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики ...

Русский

2013-04-05

235 KB

69 чел.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ ОТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ВРАЩЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе № 10-Б 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-Б

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ ОТ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ВРАЩЕНИЯ

Цель работы: Изучение зависимости момента инерции системы от распределения массы относительно оси вращения.

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)

Запишем основное уравнение динамики вращательного движения

   ,                    (5)

где - момент инерции вращающейся системы тел маятника Обербека.

Рис. 1

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)

Порядок выполнения работы.

  1.  Установить на крестовине (рис. 1) симметрично четыре груза  на минимальном расстоянии  от оси вращения. Занести значение  в таблицу 1.
  2.  Намотать нить на шкив так, чтобы груз  находился на определённой высоте . Занести значение  в таблицу 2.
  3.  Отпустить груз и определить время падения его  с заданной высоты. Измерения повторить несколько раз. Результаты занести в таблицу 1.
  4.  Занести в таблицу 2 величины, указанные на установке (, , ) и их абсолютные погрешности.
  5.  Посчитать по формуле (6) момент инерции системы . Результат занести в таблицу 2.
  6.  Повторить п.п. 1, 2, 3, 5 для других расстояний () – по заданию преподавателя.
  7.  Построить график зависимости момента инерции от расстояния : .
  8.  Произвести статистическую обработку времени по методу Стьюдента (таблица 3).
  9.  Посчитать относительную и абсолютную погрешности для по    формулам

,    (8)

.                     (9)

10.  Занести значения погрешностей в таблицу 2.

Таблица 1

№№

м

с

м

с

м

с

м

с

м

с

1

2

3

4

5

Ср.

Таблица 2

кг

кг

м

м

кг.м2

кг.м2

кг.м2

кг.м2

кг.м2

Таблица 3

пп

 с

  с

  с2

  с

    с

    с

    с

1

2

3

4

5

Ср.

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 стержня массой  и длиной  относительно оси, проходящей на расстоянии  от его конца.
  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 ЗАВИСИМОСТИ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ ОТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ВРАЩЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе № 10-Б 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

63929. Характеристика бухгалтерского учета материально-производственных запасов на ООО «Талар» 883.82 KB
  Анализ состояния производственных запасов структура и динамика материально-производственных запасов; коэффициент обеспеченности материально-производственными запасами; оценка потребности в материальных ресурсах; оценка эффективности использования материальных ресурсов материалоемкость продукции...
63930. Анализ дебиторской и кредиторской задолженности на предприятии ОАО «Молоко» 385.06 KB
  В условиях нестабильной рыночной экономики риск неоплаты или несвоевременной оплаты счетов увеличивается это приводит к появлению дебиторской и кредиторской задолженности. Часть этой задолженности в процессе финансово хозяйственной деятельности...
63931. Развитие скоростно-силовых качеств у баскетболистов старшего школьного возраста 3.87 MB
  Цель исследования – охарактеризовать развитие скоростно-силовых качеств у баскетболистов старшего школьного возраста. Задачи исследования: На основе анализа литературных источников выявить основные особенности скоростно- силовых качеств баскетболистов старшего школьного возраста...
63933. Проблем рынка пластиковых карт в России на примере ОАО «РГС Банк» 493.5 KB
  Теоретические аспекты функционирования платёжных систем на основе пластиковых карт. Правовое регулирование деятельности кредитных организаций в области пластиковых карт. Виды пластиковых карт и их характеристика.
63934. Корупція на міжнародному рівні та на рівні законодавства України 176.78 KB
  Мета і завдання дослідження полягає у тому, щоб на основі вивчення, аналізу й узагальнення новітнього законодавства у сфері протидії корупції, думок з приводу цієї проблематики вчених, міжнародно – правових стандартів показати способи протидії корупції у різних державах...
63935. Принципы окрашивания волос 650.59 KB
  Изменение моды на прически вызывает изменение моды на цвет волос. Независимо от того почему красятся волосы: желание ли это скрыть седину или же просто с декоративной целью в любом случае необходимо стремиться к созданию естественных тонов.
63936. Совершенствование методов управления в ООО «Про-Сервис» 369 KB
  Цель данного исследования – на основе проведенного анализа стиля руководства и методов управления в ООО «Про-Сервис» разработать предложения по их совершенствованию. Для достижения цели данного исследования необходимо решить следующие задачи: Рассмотреть сущность стилей руководства и методов управления в организации...
63937. Оценка банковской деятельности ЗАО «Русский Стандарт» 267.5 KB
  Российские банки вынуждены работать в условиях повышенных рисков и чаще, чем их зарубежные партнеры оказываются в кризисных ситуациях. Прежде всего, это связано с недостаточной оценкой собственного финансового положения, привлеченных и размещенных средств, надежности и устойчивости обслуживаемых клиентов.