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

57493. Точність і доречність мовлення. Складні випадки слововживання. Пароніми і омоніми. Вибір синонімів 375.5 KB
  Що таке лексикологія Що вона вивчає З яких груп складається лексика Які слова називають іншомовними Що таке термін термінологія Що таке професіоналізм Наведіть приклади. Випишіть словатерміни поясніть значення.
57494. Die Welt ist so schön! 42 KB
  Wir machen Mundgymnastik und wiederholen die Zungenbrecher: Hans hackt heute Holz hinter Hoffmanns Haus. Kleine Kinder können keine Kirschkerne knacken. Schneiders Schere schneiden scharf, scharf schneiden Schneiders Schere.
57495. Коли ви вмирали, вам дзвони не грали 150.5 KB
  Мета: поглибити конкретизувати узагальнити знання про діяльність УПА дати оцінку діяльності УПА; розвивати вміння збирати і аналізувати інформацію з різних джерел систематизувати знання готувати аргументовану відповідь вести дискусію з даної проблеми...
57497. Упражнения на уроках русского языка 51 KB
  Лекция 7 Студент Упражнения на уроках русского языка. Упражнение как метод формирования учебноязыковых умений Упражнения лежат в основе приобретения тех или иных умений и навыков. Упражнения по русому языку – виды учебной деятельности учащихся ставящие их перед необходимостью многократного и вариативного применения полученных знаний в различных связях и условиях [Львов 1997 с. На уроках русского языка различные упражнения занимают около 80 времени поэтому очень важно чтобы они обеспечивали высокую активность и...
57498. Показательные уравнения и методы их решения 1.55 MB
  Цели урока. Систематизировать способы решения показательных уравнений; Расширить и углубить знания учащихся о методах решения показательных уравнений; Усиливать мотивацию обучения за счёт изобразительных средств обучения
57499. Роль Міністерства фінансів України в процесі складання Державного бюджету 71.5 KB
  Провідну роль у системі органів Міністерства фінансів відіграє центральний апарат, тобто безпосередньо Міністерство. Воно забезпечує втілення в життя державної фінансової політики шляхом розроблення економічних методів і важелів впливу...
57501. Оптимизация организационной структуры департамента продаж компании «Делта групп» в интересах стимулирования сбыта и увеличения доли рынка в сегменте региональных розничных сетей 903 KB
  Анализ проблемной области при помощи методов визуализации причинно-следственных связей. Определение составляющих покупательского спроса и оценка их вкладов. Формирование перечня обязательных ежемесячных действий менеджера для обеспечения максимальной отдачи при работе с сетевыми клиентами. Расчет среднемесячного расхода рабочего времени менеджера, необходимого для выполнения перечня необходимых действий...