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

57369. Ознайомлення з дією додавання. Знак «+». Складання прикладів на додавання за предметними малюнками. Написання цифр 33.5 KB
  Мета: вчити учнів складати приклади на додавання; ознайомити зі знаком вчити читати цей знак; формувати вміння обчислювати приклади на додавання записувати приклади в зошит...
57370. Складання прикладів на додавання за малюнками монет. Порівняння чисел. Поняття на, над, під. Порівняння за віком (молодий — старий) 32.5 KB
  Мета: формувати в учнів вміння складати приклади на додавання на основі малюнків; вправляти учнів у засвоєнні результатів додавання в межах 5 на основі складу чисел; розвивати мислення.
57371. Число і цифра 8. Написання цифри 8. Порівняння чисел у межах 8. Послідовність чисел у межах 8. Додавання у випадку трьох доданків 36.5 KB
  Мета: ознайомити з числом і цифрою 8; пояснити утворення числа 8; вчити писати цифру 8; закріплювати нумерацію чисел у межах 8; розвивати логічне мислення вдосконалювати навички усної лічби. Фронтальне опитування Назвати числа від 1 до 7; від 3 до 7; від 1 до 5.
57372. Склад числа 10. Послідовність чисел у межах 10. Складання й розв’язання прикладів на додавання. Написання цифр 32.5 KB
  Мета: показати утворення числа 10 шляхом складання окремих групп предметів закріпити у дітей знання усної нумерації чисел першого десятка формувати навички кількісної та порядкової лічби; розвивати увагу уяву логічне мислення.
57373. Повторення складу числа 10. Складання прикладів за малюнками предметів та монет. Розпізнавання геометричних фігур. Написання цифр 31.5 KB
  Мета: продовжити роботу над формуванням у дітей вміння порівнювати числа в межах 10; закріплювати знання складу числа 10; вдосконалювати навички усної лічби; розвивати логічне мислення. Повторення складу числа 10 На дошці силуети будинків.
57374. Ознайомлення з термінами доданок, сума. Складання прикладів на додавання за числовим відрізком, за малюнком 35.5 KB
  Мета: розкрити зміст дії додавання; ознайомити учнів з компонентами дії додавання доданками сумою; продовжити формування вміння складати приклади на додавання; вдосконалювати навички усної лічби...
57375. Повторення складу чисел 5 і 6. Складання й розв’язання прикладів за малюнками предметів і монет 31 KB
  Назвіть усі числа від 1 до 7. Яке число стоїть за числом 7 Більше воно чи менше 7 Назвіть усі числа менше 7. За яким числом воно стоїть Як утворити число 6 додаючи 1 Порівняйте числа 6 і 7. Порівняйте числа 3 і 5.