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

58 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

7068. Троллинг как тип коммуникативного поведения в Интернете (структура и функции) 1.49 MB
  Троллинг как тип коммуникативного поведения в Интернете (структура и функции) Введение Настоящая диссертационная работа посвящена изучению языковых аспектов троллинга как одной из форм коммуникативного поведения в веб-пространстве. Исследование пров...
7069. Разработка отчетов используя средства Microsoft Access 280.5 KB
  Разработка отчетов Цель работы: Используя средства Microsoft Access, приобрести навыки разработки отчётов для вывода данных из таблиц базы данных на печать. Создание отчета  1. Создадим отчет с помощью автоотчета - Клие...
7070. Проектирование конструкций металлорежущих инструментов 220.5 KB
  Введение Машиностроение - отрасль промышленности, тесно связанная с изготовлением деталей, узлов машин и оборудования различного назначения, от использования которых в значительной степени зависит интенсивность развития всего народно-хозяйственного...
7071. Изучение микроструктуры и механических свойств белых и серых чугунов 119 KB
  Изучение микроструктуры и механических свойств белых и серых чугунов. Цель работы - изучение превращений, проходящих в железоуглеродистых сплавах при реализации метастабильного и стабильного равновесий, и установление взаимосвязи структуры и механ...
7072. Моделирование разброса выходного параметра устройства РЭС и ЭВС методом статистических испытаний 174.95 KB
  Моделирование разброса выходного параметра устройства РЭС и ЭВС методом статистических испытаний Цель работы. Определить закон распределения выходного параметра устройства РЭС и ЭВС методом статистического моделирования (методом Монте-Карло). По пол...
7073. Разработка подачи стола продольно-строгального станка 438 KB
  Введение К современным металлорежущим станкам предъявляются следующие основные требования: возможно большая производительность при достаточной точности формы и размеров, а также чистоты поверхности обрабатываемых на станке изделий прост...
7074. Привод механизма передвижения нормального мостового крана 381 KB
  Механизм передвижения крана работает в следующих режимах: передвижение с грузом на расстояние со скоростью, торможение, стоянка секунд, движение в том же направлении без груза со скоростью на расстояние, торможение, стоянка секунд, движение с грузом в обратном направлении на расстояние с номинальной скоростью, стоянка секунд.
7075. Знакомство с методами проектирования программ на языках высокого уровня С++ 280 KB
  1. Цель работы Знакомство с методами проектирования программ на языках высокого уровня С++. 2. Задание на работу В программе калькулятор необходимо реализовать: пункт главного меню Справка, состоящий из двух подпунктов Информация об авторе...
7076. Методы проектирования программ на языках высокого уровня С++ 115.5 KB
  1. Цель работы Знакомство с методами проектирования программ на языках высокого уровня С++. 2. Задание на работу В программе необходимо реализовать: пункт главного меню Справка, состоящий из двух подпунктов Информация об авторе и Информация о п...