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

65 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

75056. Диета и ее последствия 656.5 KB
  Цель работы: Определить позитивные и негативные стороны диет. Гипотеза: Не каждая диета является подходящей для любого организма. Задачи: Проследить историю диет. Изучить виды диет. Опросить девушек разных возрастных групп Провести анкетирование среди девушек нашей школы «Как я отношусь к диетам»
75057. Особенности почв участка Кожуховского затона 334 KB
  Существенным и неотъемлемым качеством почвы является её плодородие. Плодородие почвы называют её способность обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов воды и воздуха.
75058. Абак. Реконструкция римского абака 348 KB
  Первыми приспособлениями для вычислений были вероятно всем известные счётные палочки которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Абак - счётная доска применявшаяся для арифметических вычислений приблизительно с IV века до н.
75059. Инновации и информационные технологии в образовании 873.89 KB
  Одаренность –- системное развивающееся в течение жизни качество психики которое определяет возможность достижения человеком более высоких результатов в одном или нескольких видах деятельности по сравнению с другими людьми.
75060. Виды транспорта 169 KB
  Основная часть История транспорта; Виды транспорта; Что называют транспортом Для чего нужен транспорт. Потом появились первые сельскохозяйственные орудия первое колесо различные транспортные средства.
75062. ЛИПЕЦКАЯ ЗЕМЛЯ НА СЛУЖБЕ ОТЕЧЕСТВУ 78 KB
  Два века отделяют нашу современность от великой победы русского народа в Отечественной войне 1812 года, но это нисколько не умаляет ее огромного значения для истории России. Борьба с иноземными захватчиками пробудила тогда в народе высокие чувства любви к Родине, истинного патриотизма, гордости и чести, народного единения.
75063. Роль казачества в истории становления и развитие Амурских земель 191.5 KB
  Прошло уже триста с лишним лет, как здесь впервые ступила нога русского человека. Первый отважный землепроходец, завидев здешние места, никем не занятые и никем ещё не освоенные, сразу же сердцем прикипел к ним. А кто этот отважный землепроходец? – задаюсь я вопросом каждый раз.
75064. ПЕРЕПЕЛИННОЕ ЧУДО 201.5 KB
  Известно, что перепелиные яйца –- экологически чистый продукт. В древние времена яйца и мясо перепелов использовались в восточной народной медицине. Яйца перепелов очищают кровь нормализуют давление повышают гемоглобин.