14331

Визначення моменту інерції маятника Обербека

Лабораторная работа

Физика

Лабораторна робота №4 Визначення моменту інерції маятника Обербека Мета роботи: Використовуючи основний закон динаміки обертового руху визначити момент інерції хрестоподібного маятника Обербека Прилади та обладнання: хрестоподібний маятник Оберб...

Украинкский

2013-06-03

82.5 KB

19 чел.

Лабораторна робота №4

Визначення моменту інерції маятника Обербека

Мета роботи: Використовуючи основний закон динаміки обертового руху, визначити момент інерції хрестоподібного маятника Обербека

Прилади та обладнання: хрестоподібний маятник Обербека, секундомір, штангенциркуль.

Опис приладу:

Хрестоподібний маятник Обербека являє собою шків, до якого прикріплені чотири спиці з тягарцями масою m1, кожний. Ці тягарці за допомогою гвинтів можуть бути закріплені на спицях на будь-якій відстані від осі обертання або ж зняті. На  шків намотується нитка, до кінця якої прикріплюється тягар масою m. Під дією тягаря нитка, розмотуючись, приводить систему до рівноприскореного  обертання.

На тягар діють дві  сили: сила тяжіння ( де g – прискорення вільного падіння) і сила натягу нитки Т. Їх рівнодіюча /P-Т/ визначається за другим законом Ньютона: P-Т= та , звідки

                                                                                                     (1)

де а – лінійне прискорення тягаря m, нитки і точок на поверхні шківа.  Якщо h-шлях, який проходить тягар m за час t, то

                                                                                                                                                                          (2)

  Кутове прискорення  ε   зв'язане з лінійним а співвідношенням:

                                                      або                ,                                                                           (3)

де R  радіус шківа, d – його діаметр.

Обертання маятника спричиняється моментом М сили натягу нитки Т :  

                                                                                                                                       (4) 

За основним законом динаміки обертового руху  визначаємо момент інерції І хрестоподібного маятника :

                                                                                                     ( 5)

За формулами (2), (3) і (5) у роботі визначають лінійне та кутове прискорення (а  і  ε), а також моменти інерції ( І ) хрестоподібного маятника з тягарцями. Момент інерції І0 чотирьох тягарців на спицях визначають за формулою

                                                                                                                     (6)

В останньому випадку тягарці m1  приймають за матеріальні точки, що знаходяться на відстані r від осі обертання.

Порядок виконання роботи

  1.  Записати задані значення мас m і 4m1.
  2.  Штангенциркулем виміряти діаметр шківа d.

3  Відмітивши початкове положення тягаря m і надаючи йому можливість падати
   уздовж шкали, визначають
t1 - час падіння тягаря на шляху h. Вимірювання
   провести тричі.

  1.  Визначити лінійне < а >, і кутове  < ε > прискорення за    формулами (2) і (3), підставляючи в них  значення прямих вимірювань.
  2.  Розрахувати момент  інерції < І >  хрестоподібного маятника за формулою (5).

6.   Визначити момент  інерції тягарців  І0  за формулою (6).

7.   Обчислити абсолютну та відносну похибки  для момента  інерції < І >.

8.  Оформити звіт, занести дані в таблицю:

№ п. п.

 Табличні і задані данні

          Результати прямих вимірювань

g. м/с²

m. кг

4m1, кг

h, м

t , с

d , м

r, м

п/п.

Результатиy непрямих вимірювань

а ,

м/с²

ε,

рад/с²

І0,

кг м²

І,

кг·м²

Ісер,

кг·м²

І,

кг·м²

Ісер,

кг·м²

9. Обчислити абсолютну та відносну похибки, кінцевий результат записати у вигляді:

І = ( <Ісер > ±∆Ісер ) …. кг м²

Контрольні питання

  1.  Сформулювати визначення моментів інерції матеріальної точки та тіла довільної форми; пояснити фізичний зміст моменту інерції.
  2.  Сформулювати і записати рівняння динаміки обертального руху твердого тіла.
  3.  Дати визначення кутових швидкості та прискорення.
  4.  Записати формулу кінетичної енергії  тіла, що обертається.
  5.  Що називається моментом кількості руху твердого тіла?
  6.  Сформулювати закон збереження моменту кількості руху.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33380. Принципы построения микропроцессорных СУ. Структура однопроцессорной СУ с одной магистралью 34.5 KB
  Схема микропроцессорной управляющей системы Расширители стандартных арифметических функций МП УЧПУ необходимы для повышения производительности МПС при выполнении операций входящих в базовый набор арифметических функций. Структуры однопроцессорных МПСУс одной магистралью Уже в однопроцессорных УЧПУ в полной мере определились основные принципы организации МПС УЧПУ обеспечивающие возможность расширения системы при сохранении функциональной гибкости и обеспечении надежности функционирования при малом времени восстановления в случае отказа. К их...
33381. Структура однопроцессорной СУ с двумя магистралями 35 KB
  Схема микропроцессорной управляющей системы Расширители стандартных арифметических функций МП УЧПУ необходимы для повышения производительности МПС при выполнении операций входящих в базовый набор арифметических функций. Примером реализации данной структуры являются УЧПУ 2С42 Маяк600. Уже в однопроцессорных УЧПУ в полной мере определились основные принципы организации МПС УЧПУ обеспечивающие возможность расширения системы при сохранении функциональной гибкости и обеспечении надежности функционирования при малом времени восстановления в...
33382. Структура многопроцессорной СУ с параллельным обменом информации между процессорами 29 KB
  Верхний уровень управления системная магистраль. Нижний уровень управления локальные магистрали ВЧС1 ВЧС n. В качестве примера реализации данной структуры можно назвать СУ промышленных роботов: РБ242Б двухпроцессорная двухуровневая система управления с БОП Сфера 36 семипроцессорная двухуровневая система управления с модулем связи.
33383. Структура многопроцессорной СУ с последовательным обменом информации между процессорами 29.5 KB
  2 б в отличие от первой МП ВЧС имеют равные возможности обмена данными. Обмен осуществляется через адаптеры связи АС1АС3 подключенные к локальным магистралям соответствующих вычислителей и имеющих выходы на два последовательных канала обмена. Достоинством данной структуры является конструктивная автономность локальных ВЧС вычислитель возможность их встраивания в аппаратуру расположенную в различных местах общей системы управления при минимальном числе линий обмена и хорошей а в перспективе при использовании оптических каналов обмена ...
33384. Структура с ее перекрестными связями 29.5 KB
  Коммутация может осуществляться в каждом коммутирующем узле КУ матричной системы обеспечивая физическое подсоединение любого модуля памяти МП к любому процессору ПРЦ. Выход из строя части коммутатора не приводит к отказу системы так как функции процессоров коммутируемых этой частью могут быть распределены между другими процессорами системы. Данные системы используются там где необходимо получить максимальную производительность при вычислениях либо управлении.
33385. Структура с многошинными связями 29 KB
  ММПС с многошинными связями В ММПС с многошинными связями каждый процессорный модуль имеет доступ к любому модулю памяти при помощи собственных шин. Пропускная способность схем с многошинными связями ниже чем с матричным коммутатором но у них меньше и аппаратные затраты.
33386. Структура с общей шиной и общими модулями памяти 30 KB
  ММПС с общей шиной отличаются наибольшей простотой организации связей и наименьшими аппаратными затратами. Основными недостатками таких систем являются ограниченная пропускная способность общей шины и невысокая надежность так как выход из строя общей шины приводит к отказу всей системы. Структуры с общей шиной ШД в настоящее время получили наибольшее распространение.
33387. Структура с общей шиной и раздельной памятью 31.5 KB
  ОШ служит только для межпроцессорного обмена в процессе взаимодействия программных модулей выполняемых на разных ПРЦ. ММПС с объединёнными локальной и общей памятью процессоров Физически отдельная ОМП общая память может располагаться как на шинах ПРЦ так и на ОШ рис. Наибольшим быстродействием обладают структуры в которых общая память физически отделена и расположена на шинах ПРЦ так как в этих случаях отсутствуют конфликты при одновременных обращениях одного из ПРЦ в область локальной памяти и других ПРЦ в область общей памяти....
33388. Система управления МАЯК 600 на базе промышленного компьютера. Характеристика, структура 36 KB
  УЧПУ Маяк600 относится к многопроцессорным системам класса CNC. Структурная схема УЧПУ представлена на рис. УЧПУ предназначено для управления технологическим оборудованием и позволяет управлять 8 следящими приводами подач. Основные технические характеристики УЧПУ Маяк600 Наименование параметра Величина 1.