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

57 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

37355. Средства и технологии разработки приложений Windows CGI 91.1 KB
  Протокол CGI - Common Gateway Interface служит для связи веб-сервера с другими программами. На его основе работают гостевые книги, форумы, интернет-магазины и любые другие интерактивные сайты. Заполняя HTML-форму на сайте, нажимая кнопку Отправить, после чего обозреватель передает данные веб-серверу
37356. Основний навчально-програмний матеріал з філософії 48.5 KB
  Періодизація античної давньогрецької і давньоримської філософії. Підперіоди античної філософії. Головний зміст досократичної філософії.
37357. ВАЛЕОЛОГИЯ КУРС ЛЕКЦИЙ 2.88 MB
  Это стиль и право автора преподносить информацию в таком виде Высокий профессионализм автора имеющего медицинское психологическое и педагогическое образование позволил осветить избранный круг вопросов по здоровому образу жизни медикосоциальным психологическим и юридическим аспектам долголетия сердечнососудистым заболеваниям алкоголизму абортам двигательной активности и другим социально значимым вопросам. Надеюсь что студенты и преподаватели педагогических вузов колледжей и лицеев с гуманитарным уклоном а также многочисленные...
37358. Общие требования и порядок выполнения курсовой работы 339 KB
  Что оценивает научный руководитель в твоей курсовой работе При оценке работы учитывается актуальность степень самостоятельности качество проведенного лингвистического анализа уровень общей и профессиональной грамотности. Работа над курсовым исследованием Нужно знать что работа над курсовым исследованием состоит из нескольких этапов: формирование замысла работы определение объекта и предмета исследования цели работы; поиск и обработка специальной литературы по проблеме исследования; отбор и подготовка фактического материала;...
37359. Упаковка и брендинг продукта: шоколад 5.99 MB
  Бренд - известная торговая марка, окружённая набором ожиданий, ассоциированных с продуктом или услугой, которые типично возникают у людей. Создание бренда (брендинг) - один из самых важных этапов формирования потребительской аудитории товара, продукта или услуги.
37362. История отечественного государства и права. Часть 2 2.61 MB
  ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ВВС РСФСР Ведомости Верховного Совета Российской Советской Федеративной Социалистической Республики ВВС СССР Ведомости Верховного Совета Союза Советских Социалистических Республик ВСНД РСФСР Ведомости Съезда народных депутатов РСФСР и Верховного Совета и ВС РСФСР РСФСР ВСНД РФ Ведомости Съезда народных депутатов Российской Федерации и и ВС РФ Верховного Совета Российской...