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

56 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

164. Мораль как предмет этики. Теория этики 379.15 KB
  Мораль как предмет этики. Эллинистические школы и зарождение индивидуальной этики. Основные догмы христианского мировоззрения. Антихристианская этика Э. Роттердамского. Гегель и метафизические основания этики.
165. Теория эндокринологии 370.79 KB
  Болезни щитовидной железы. Диффузный токсический зоб. Гипогликемия и гипогликемическая кома. Диабетическая ретинопатия. Синдром Иценко—Кушинга. Вторичный и третичный гиперпаратиреоз. Гипоталамогипофизарные заболевания и краниофарингиома.
166. Эмотивность и перевод: особенности языковой передачи эмоций при художественном переводе с английского языка на русский 241.63 KB
  Выражение эмоционального состояния. Произведения англоязычных писателей второй половины XX – начала XXI века. Среди типичных синтаксических средств эмотивности. Феномен эмотивности представляется малоизученным с точки зрения контрастивной (или сравнительной) лингвистики.
167. Компенсация при передаче стилистически сниженных высказываний на разных уровнях текста 303.34 KB
  Передача особенностей стилистически сниженных высказываний средствами западных языков. Проблематика перевода языковых единиц диалектного происхождения. Территориальные диалекты английского языка и негритянский диалект как пример этносоциального диалекта.
168. Языковые конструирование гендера в журналах об образе жизни (на материале английского языка) 289.15 KB
  Изучение языка как антропоориентированного феномена. Гендерные исследования в системе лексики, фразеологии и ономастики. Опыт конструирования гендера в средствах СМИ. Эгалитарная гендерная идеология и общая либерализация патриархальных стереотипов.
169. Проектирование железобетонного каркаса многоэтажного гражданского здания 487.5 KB
  Расчёт сечения ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси. Расчёт и конструирование колонны первого этажа. Разработка конструктивной схемы здания. Расчёт и конструирование плиты монолитного перекрытия.
170. Проектирование механического привода 408.4 KB
  Определение частоты вращении тихоходного вала. Предварительное определение частоты вращения вала электродвигателя. Расчет червячной цилиндрический передачи. Выбор кинематической схемы редуктора. Выбор материалов и допускаемых напряжений.
171. Психологическое консультирование родителей, имеющих детей с нарушениями в эмоциональной сфере 302.5 KB
  Разработка путей оптимизации деятельности психолога-консультанта при работе с родителями, чьи дети имеют нарушения в эмоциональной сфере. Теоретический анализ исследований эмоциональной сферы в психолого-педагогической литературе.
172. Решение дифференциальных уравнений численными методами в пакете MathCad 356 KB
  решение дифференциального уравнения вручную, операторным методом, приближенное решение с помощью рядов. Расчет погрешностей приближенных методов по сравнению с точным. Численное решение ДУ методом Рунге-Кутта.