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

80399. Правове регулювання використання та охорони земель лісогосподарського призначення 45.34 KB
  Поняття земель лісогосподарського призначення. Співвідношення понять «лісова ділянка» та «земельні ділянки лісогосподарського призначення. Склад земель лісогосподарського призначення. Відмежування земель лісогосподарського призначення від земельних ділянок під нелісовими насадженнями. Правові форми використання земель лісогосподарського призначення
80400. Правове регулювання використання та охорони земель водного фонду 48.37 KB
  Землі, вкриті водою нетривалий час, не належать до водопокритих земель.. Не належать до цих земель і земельні ділянки, на яких розташовані штучні плавальні басейни, системи комунальних і промислових водопроводів тощо
80401. Научное обоснование внедрения и оценка инновационных управленческих технологий при оказании экстренной медицинской помощи на догоспитальном этапе 1.94 MB
  Несмотря на ряд существенных успехов в области экстренного медицинского обслуживания населения на догоспитальном этапе, в доступной нам литературе мало исследований, посвященных совершенствованию организационно-управленческих форм работы станций скорой медицинской помощи.
80402. ФОРМИРОВАНИЕ КОММУНИКАТИВНЫХ НАВЫКОВ У МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ СРЕДСТВАМИ ФОЛЬКЛОРА 8.15 MB
  Сформированность коммуникативных навыков в младшем школьном возрасте определяет позитивную направленность коммуникативного взаимодействия в процессе социализации школьника. Решение проблем эмотивно-смыслового контакта помогает снизить уровень проявления отгороженности, конфликтности, фрустрации...
80403. РОДИТЕЛЬСКИЕ РОЛИ КАК ДЕТЕРМИНАНТЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЛИЧНОСТИ В КОНТЕКСТЕ ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ ГОТОВНОСТИ К РОДИТЕЛЬСТВУ 555.09 KB
  Немаловажным звеном в цепи «взращивания родительской грамотности», по нашему убеждению, должно стать воспитание будущих родителей не только внутри семьи, но также и в государственных образовательных учреждениях. Специализированное психологическое сопровождение, направленное на формирование...
80404. ФОРМИРОВАНИЕ ОБЩИХ КОМПЕТЕНЦИЙ У БУДУЩИХ ЭКОЛОГОВ В УЧРЕЖДЕНИЯХ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 1.24 MB
  На научно-теоретическом уровне актуальность исследования обусловлена недостаточной разработанностью теории и методики формирования компетенций, которыми должен владеть выпускник среднего профессионального учебного заведения экологического профиля.
80405. Международные инвестиционные соглашения (договоры, контракты) 812 KB
  Цель и задачи исследования: с теоретических позиций рассмотреть международные инвестиционные соглашения как институт международного частного права, раскрыть его сущность, содержание и юридическую природу, выявить теоретические и практические проблемы и разработать рекомендации по совершенствованию...
80406. ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ХІМІЧНОГО ЗАБРУДНЕННЯ СНІГОВОГО ПОКРИВУ В РАЙОНІ МІСТА УЖГОРОД 1.27 MB
  Встановлено, що сніговий пкрив у транспортній зоні більш забруднений хімічними речовинами у порівнянні з іншими функціональними зонами м. Ужгорода. Проведено порівняльний аналіз забруднення снігового покриву хімічними речовинами м. Ужгорода та м. Чернігова.
80407. ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА КАК ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИЗНЕСА 3.83 MB
  Продемонстрировать эффективность процесса системы менеджмента качества. Доказать, что компании выгодно внедрять адекватную систему с точки зрения получения следующих преимуществ: повышение стоимости компании, привлечение инвестиций, прозрачность компании для менеджмента, удобство управления.