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

66 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

51563. Праздник «До свидания, 1-й класс! Здравствуй, лето! 133.86 KB
  Поспешите угадать Что в ней и откуда передает корзину учителю Дети да это же приходил сам дядя Степа. Кто из взрослых помнит продолжение этой любимой детской книжки многих поколений По фамилии Степанов И по имени Степан Из районных великанов Самый главный великан От ворот и до ворот знал в районе весь народ Где работает Степанов Где прописан где живет Потому что всех быстрее Без особенных трудов Он снимал ребятам змеев С телеграфных проводов. Но нам надо определить: что в корзине и откуда. Но я нечаянно перепутал...
51564. Методичні поради з розвитку мовленнєвих компетентностей учнів 1 класу 80 KB
  Недостатнє поверхове оволодіння основами рідної мови низька культура усного і писемного мовлення незадовільна читацька навичка і розуміння змісту прочитаного серйозно гальмують загальний розвиток дітей не дають їм змоги успішно вчитись засвоювати основи знань що дає школа. Тому у навчальних планах та програмах на чільне місце ставиться навчання рідної мови. Державний стандарт загальної початкової мовної освіти зорієнтовано на всі чотири види мовленнєвої діяльності на уроках української мови: аудіювання слухання і розуміння;...
51565. Откуда берутся шоколад и мед 60 KB
  Задачи: познакомить детей с производством хорошо известныхсладостей шоколад изюм мёд показать их природноепроисхождение. А вы хотите узнать откуда берется изюм мед шоколад. В первой баночке шоколад во второй изюм а в третьей мед.
51566. Обєми многогранників та тіл обертання 10.46 MB
  Спіймати на гарячому ювеліра Архімеду допоміг відкритий ним у ванні евристичний закон: обєм зануреного у воду тіла можна знайти по витісненому тілом обєму води див. щоб знайти обєм циліндра використовували метод апроксимації для обємів подібних тіл принцип Кавальєрі для зрізання формули Сімпсона; д. Додаткове питання вчитель Що необхідно щоб виміряти обєм геометричного тіла Знайти число яке визначає скільки одиничних кубів міститься у даному геометричному тілі. Знайти обєм повітря в кабінеті відповісти на питання:...
51568. Культурное наследие декабристов на поселении в Забайкалье: история и современность 151.5 KB
  Рассмотреть литературное наследие декабристов на поселении в Забайкалье (30-60 гг. XIX в.); Описать материальное наследие декабристов на поселении в Забайкалье (30-60 гг. XIX в.); Определить недвижимое наследие декабристов в Бурятии; Изучить недвижимое наследие декабристов в Забайкальском крае.
51569. Гармония в музыке 35 KB
  Конечно и мне будет вряд ли под силу провести Вас по всему этому пути хотя бы потому что не могу услышать Вашей реакции Ваших упражнений на клавиатуре и т. И даже в Ваших земных бытовых часто откровенно мелочных страстях и делах неизбежно работают те же законы что и там в этой сверкаючей черноте. А тогда разве не очевидно что та ничем неразрушимая симметрия и логичность мира которая поражает Ваши глаза конечно же живет и в Вас самих. И Ваши клетки и Ваши чувства и Ваши желания все это выстроено столь же тщательно как и все во...
51570. Название круглых сотен 50 KB
  Цель: Сформировать понятие сотни. Сформировать способность к счету сотнями, Сформировать знание способам их названия и записи, Сформировать умение сложению и вычитанию круглых сотен. Оборудование: интерактивная доска, презентация.
51571. Открытый урок «перевод» 97 KB
  I think I believe To my mind In my opinion I gree I do not quite gree I disgree Its right You re not quite right You re mistken How right you re Excuse me but Would you kindly repet Полилог дискуссия за круглым столом Говорим по очереди S 1 монолог по 2 человека The first trend is the diversity in students. Students hve of course lwys been diverse. Whether in the pst or in the present dy students lern t unique pces show unique personlities nd lern in their own wys. Now more thn ever techers re likely to serve...