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

83194. Training for employment in Sweden (Перекваліфікація для працевлаштування у Швеції) 18.38 KB
  Training programs for the unemployed have been cornerstones of labor market policy for many decades. In Sweden, training programs have been used since 1918 and constitute an important part of the so-called Swedish model (or Nordic model) of labor market policy. Among Sweden’s current programs, the employment training program...
83195. Расчётное исследование влияния закона закрутки и тангенциального навала при оптимизации лопаточного аппарата осевого компрессора 707 KB
  В современном турбостроении окончательная доводка проточной части осевого компрессора ОК осуществляется путем трехмерной многокритериальной оптимизации лопаточного аппарата. Современные программные комплексы основанные на методах вычислительной газовой динамики CFD позволяют смоделировать подобное сложное течение что дает возможность уменьшить...
83196. ІНВЕСТИЦІЙНА АКТИВНІСТЬ В НАЦІОНАЛЬНІЙ ЕКОНОМІЦІ УКРАЇНИ: МЕТОДИЧНІ ПІДХОДИ ТА ІНСТРУМЕНТИ ОЦІНКИ 57.12 KB
  У сучасних умовах інвестиції виступають важливим елементом розвитку як національної економіки, так і економіки в цілому. Залучення інвестицій забезпечує науково-технологічний прогрес, стрімке економічне зростання, збільшення показників господарської діяльності країни, регіону, підприємства тощо.
83198. «Моделі протидії» фінансовому шахрайству на ринку фінансових послуг 18.88 KB
  Теорія ризик-менеджменту розглядає шахрайство як один з багатьох компонентів операційних ризиків. Кримінальна відповідальність за шахрайство з фінансовими ресурсами в науці кримінального права є проблемою новою а тому звичайно і недостатньо розробленою.
83199. СТРАТЕГІЧНІ АСПЕКТИ ФІНАНСОВО-ЕКОНОМІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ПІДПРИЄМСТВА 53.5 KB
  У сучасних умовах процес успішного функціонування і економічного розвитку вітчизняних підприємств багато в чому залежить від міри забезпечення їх економічної безпеки. Економічна безпека будьякого підприємства це захищеність його діяльності від негативних впливів зовнішнього середовища спроможність швидко усунути різноманітні погрози...
83200. Проблемы высвобождения и конверсии РЧС в Российской Федерации 185 KB
  Государственные решения по регулированию использования частот должны быть направлены на гармонизацию использования радиочастотного спектра в соответствии с международными договорами Российской Федерации (РФ) путем высвобождения и конверсии РЧС. В результате этих решений Постановлением Правительства РФ должна быть определена доля РЧС...
83201. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО И СИНТЕТИЧЕСКОГО ВОЛЛАСТОНИТА 56.91 KB
  В статье показана возможность получения композиционных материалов на основе магнезиального вяжущего и синтетического волластонита, полученного на основе электротермофосфорного шлака, с повышенным пределом прочности при сжатии.
83202. Положительные и отрицательные черты главного героя в повести «Над пропастью во ржи» 34.56 KB
  Но для меня Холден является скорее предметом подражания нежели негодования. Углубляясь в детали в своем рассказе Холден дает понять как дороги они для него насколько настоящие они и как действительно приятно было бы встречать в жизни только таких людей. Сильнее всего в людях Холдену не нравится их желание быть тем кем они на самом деле не являются.