2492

Изучение маятника Максвелла

Лабораторная работа

Физика

Движение твёрдого тела можно рассматривать как движение системы большого числа материальных точек, сохраняющих неизменное положение друг относительно друга. Одним из примеров такой системы является маятник Максвелла.

Русский

2013-01-06

55.4 KB

60 чел.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Ф.Скорины»

Отчет по лабораторной работе

Изучение маятника Максвелла

Выполнили:

студенты группы Ф–14

Кукобникова В.В.,

Лобан А.А.


Цель: определение основных характеристик маятника Максвелла.

Приборы и принадлежности: установка FPM-03, набор колец, штангенциркуль.

Теоретические сведения

Движение твёрдого тела можно рассматривать как движение системы большого числа материальных точек, сохраняющих неизменное положение друг относительно друга. Одним из примеров такой системы является маятник Максвелла. Он представляет собой диск радиуса R, насаженный на ось диаметра 2r, с обоих концов которой намотана упругая нить. Система находится в поле силы тяжести. Схематически маятник Максвелла изображён на рис. 1.

Для описания движения маятника Максвелла запишем уравнение второго закона Ньютона и основное уравнение динамики вращательного движения (см. рис.2).

     Рис.1       Рис.2

(1)

m - масса маятника; I- момент инерции маятника относительно оси вращения, совпадающей с осью диска; - сила натяжения одной нити подвеса; - ускорение маятника; - угловое ускорение маятника;

В проекциях на оси координат XYZ система уравнений (1) имеет вид:

(2)

Решив систему уравнений (2) относительно Т и I исходим:

(3)    (4)

Для дальнейшего преобразования выражений (3) и (4) используем соотношение:

(5)

Оно связывает линейное и угловое ускорения точек, лежащих на оси маятника, и тот факт, что движение маятника равноускоренно и, следовательно:

(6)

h - длина маятника, t- время его падения.

С учётом (5) и (6), для силы натяжения нити и момента инерции маятника окончательно имеем:

(7)   (8)

d - внешний диаметр оси маятника.


Выполнение работы

Упражнение 1

Определение ускорения движения маятника и силы натяжения в нитях подвеса.

1) На ролик маятника наложили кольцо, прижимая его до упора.

2) На ось маятника равномерно, виток к витку, намотали нить подвеса, и зафиксировали её.

3) Определили время падения маятника:

4) Определили длину маятника:

5) Вычислили значение ускорения маятника:

6) Определили массу маятника:

 

где - масса оси маятника, - масса ролика, - масса кольца.

7) Рассчитали силу натяжения нитей:

Упражнение 2

Определение момента инерции маятника.

1) Определили экспериментальное значение момента инерции данного маятника:

2) Измерили диаметры оси маятника, ролика и съёмного кольца:

3) Вычислили теоретическое значение момента инерции маятника Максвелла по формуле:

где - момент инерции оси маятника.

- момент инерции ролика.

- момент инерции кольца.

4) Сравнили значения Iэ и IТ:

IэIТ

Вывод: определили ускорение движения маятника Максвелла и силы натяжения в нитях подвеса. Определили момент инерции маятника Максвелла теоретически и экспериментально, выяснили, что значения моментов инерции приблизительно равны.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64267. Навык как основной компонент научения 24.5 KB
  При формировании навыка используются врожденные двигательные координации в новых сигнальных ситуациях или формируется новая двигательная координация в этом случае появляются новые генетически не фиксированные движения животное научается что-то делать по-новому.
64268. Характеристика навыков 27.5 KB
  Обучение при выработке естественных навыков осуществляется взрослой особью в процессе воспитания детёныша. Для навыков характерна значительная пластичность поведения на первых этапах их образования.
64269. Дрессировка 25.5 KB
  На данной стадии человек впервые пытается вызвать у животного определенную нужную ему систему движений то есть натолкнуть животное на их выполнение. Это достигается тремя путями: а путем непосредственного наталкивания когда человек...
64270. Познавательные процессы при формировании навыков 30 KB
  Животное в результате проб и ошибок запоминает случайно произведённые удачные движения приведшие к успеху и в конце концов после многократных повторений совершается их отбор и закрепление.
64271. Научение и общение. Подражание 32.5 KB
  Имитационное научение как и всякое научение вообще делится на облигатное и факультативное. Фабри Облигатное имитационное научение наиболее типично для молодых животных когда они осваивают путём подражания характерные для своего вида поведенческие реакции...
64272. Интеллект животных 27 KB
  В настоящее время под интеллектом животных понимается высшая форма психической деятельности животных которая заключается в отражении не только предметных компонентов среды но и их отношений и связей.
64273. ЕФЕКТИВНІСТЬ ПОРОДНО-ЛІНІЙНОЇ ГІБРИДИЗАЦІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ ЗАВОДСЬКИХ ЛІНІЙ СВИНЕЙ ХАРКІВСЬКОГО ТИПУ УКРАЇНСЬКОЇ М’ЯСНОЇ ПОРОДИ 329 KB
  Метою досліджень є визначення ефективності застосування породнолінійної гібридизації кнурів провідних ліній харківського типу української м'ясної породи свиней в умовах промислового комплексу з виробництва свинини.
64274. ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ РУХУ КРИСТАЛІЗАТОРА МАШИНИ БЕЗПЕРЕРВНОГО ЛИТТЯ ЗАГОТІВОК І ВДОСКОНАЛЕННЯ ЙОГО 1.21 MB
  Найважливішими завданнями розвитку процесу виробництва безперервнолитої заготівки й обладнання для його реалізації в сучасних умовах є підвищення якості, збільшення продуктивності, зниження енергоємності й собівартості одержання готової продукції.
64275. ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ ЗБІРНИХ ТВЕРДОСПЛАВНИХ РІЗЦІВ ВАЖКИХ ТОКАРНИХ ВЕРСТАТІВ 241 KB
  Тому наукове обґрунтування технології та режимів МІО вибір раціональних конструктивних параметрів інструменту підвищення його надійності є актуальною задачею. Від цього залежать характер протікання процесу різання забезпечення надійності роботи як різального інструменту...