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

61978. Я – гражданин Республики Беларусь 21.94 KB
  Ход учебного занятия Сообщение темы и цели учебного занятия. Тема нашего сегодняшнего урока Я гражданин Республики Беларусь. Мы носим имя гражданин Республики Беларусь. Беседа Наша Родина Беларусь.
61979. British Traditions and Customs 22.04 KB
  British nation is considered to be the most conservative in Europe. It is not a secret that every nation and every country has its own customs and traditions. In Great Britain people attach greater importance...
61982. А. Гайдар «Тимур и его команда» 19.58 KB
  Цели: познакомить учащихся с жизнью и творчеством Гайдара его повестью Тимур и его команда продолжить работу над совершенствованием качеств полноценного навыка чтения и умения работать с текстом произведения.
61983. Совершенствование прыжка в длину с места 74.73 KB
  Воспитание волевых качеств целеустремлённости Место проведения: спортивный зал Оборудование: свисток скакалки Содержание Дозировка Организационно-методические указания Вводная часть Построение приветствие сообщение темы и задач урока...
61984. Наложение повязок на конечности 101.24 KB
  Применение теоретических знаний в практической деятельности умение накладывать повязки. В зависимости от цели накладывания повязок различают: защитные повязки защищающие раны от высыхания и механического раздражения...
61985. Сталинградская битва 21.13 KB
  Предполагалось сначала изморить противника оборонительными боями сорвать его летнее наступление и подготовить условия для последующего наступления Красной Армии. Положение войск Приморской армии с каждым днём становилось всё тяжелее.