2510

Вращательные движения твердого тела и их законы

Лабораторная работа

Физика

Проверка зависимости углового ускорения ε от момента силы М при постоянном моменте инерции J. Проверка зависимости момента инерции J грузов от расстояния до оси вращения.

Русский

2014-09-23

292.5 KB

21 чел.

Лабораторная работа № 10

I.Название работы:

Изучение законов вращательного движения твердого тела.

Цель работы:

1.Проверка зависимости углового ускорения ε от момента силы М при постоянном моменте инерции J.

2.Проверка зависимости момента инерции J грузов от расстояния до оси вращения.

II.Краткое теоретическое обоснование:

Векторы перемещения Δ r, скорость v и ускорение а различны для различных точек тела, для характеристики вращательного движения удобнее использовать угол поворота φ, угловую скорость ω - угловое ускорение ε, одинаковые для всех точек твёрдого тела.

Рассмотрим движение точки А. Она движется по окружности Т, центр которой О’ располагается оси z . Для определения угла поворота φ вектора p, определяющего положение точки А, введем неподвижную линию О’А. Пусть р за время dt поворачивается на угол в указанном направлении ( рис.2). Представим малый угол поворота в виде вектора направленного вдоль оси и его направление определим следующим образом: если смотреть с конца вектора z, вращение на угол аφ видно происходящим против направления движения по часовой стрелке.

Моментом инерции материальной точки относительно оси z называется произведение её массы mi на квадрат расстояния ri от материальной точки до оси вращения

Ji= mi ri2

Основной закон динамики вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси z записывается в виде

Mz=ε Jz ,

где Jz – момент инерции тела относительно оси z .

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

а=2h/t2 [м/с2 ] M=m(g-2h/t2 ) [Н·м] ε=/r=2h/t2r [c-1]

IV.Схема установки.

V.Измерительные приборы и принадлежности:

  1.  Маятник Обербека.
  2.  Электросекундомер.
  3.  Метровая линейка.
  4.  Штангенциркуль.

VI.Результаты измерения.

Таблица 1

m

кг

t

с

r

м

a

м/с2

ε

c-2

M

Н·м

Jz

кг·м2

0,1

9

0,424

0,004

0,25

0,017

0,01798

0,2

5

0,424

0,0144

0,82

0,034

0,03596

0,3

4

0,424

0,0225

1,30

0,051

0,05393

п/п

m

кг

h

м

M

Н·м

ε

c-2

t

с

a

м/с2

R2

м

Jz

кг·м2

1

0,1

0,18

0,01714

0,25

9

0,004

0,2175

0,06856

2

0,1

0,18

0,01713

0,42

7

0,007

0,1875

0,04

3

0,1

0,18

0,01710

1,29

4

0,023

0,1575

0,013

4

0,1

0,18

0,01709

1,68

3,5

0,029

0,1275

0,0101

5

0,1

0,18

0,01708

2,05

3,17

0,036

0,0975

0,0083

Таблица 2

VII.Черновые записи и вычисления.

h=0,18

a=(2·0,18)/81=0,004 a=(2·0,18)/25=0,0144 a=(2·0,18)/16=0,0225

M=0,1(9,8-(2·0,18)/81)·0,0175=0,017 M=0,2(9,8-(2·0,18)/25)·0,0175=0,034

M=0,3(9,8-(2·0,18)/16)·0,0175=0,051

ε=(2·0,18)/(81·0,0175)=0,25 ε=(2·0,18)/(25·0,0175)=0,82 ε=(2·0,18)/(16·0,0175)=1,3

Jz=0,1·(0,424)2=0,1·0,179776=0,01798 Jz=0,2·(0,424)2=0,2·0,179776=0,03596

Jz=0,3·(0,424)2=0,3·0,179776=0,05393

l1=0,205 l2=0,175 l3=0,145 l4=0,115 l5=0,085

R2=0,205+0,0125=0,2175 R2=0,175+0,0125=0,1875 R2=0,145+0,0125=0,1575

R2=0,115+0,0125=0,1275 R2=0,085+0,0125=0,0975

ε=(2·0,18)/(81·0,0175)=0,25 ε=(2·0,18)/(49·0,0175)=0,42 ε=(2·0,18)/(16·0,0175)=1,29 ε=(2·0,18)/(12,25·0,0175)=1,68 ε=(2·0,18)/(10,0489·0,0175)=2,05

M=0,1(9,8-(2·0,18)/81)·0,0175=0,01714 M=0,1(9,8-(2·0,18)/49)·0,0175=0,01713

M=0,1(9,8-(2·0,18)/16)·0,0175=0,0171097

M=0,1(9,8-(2·0,18)/12,25)·0,0175=0,017099

M=0,1(9,8-(2·0,18)/10,0489)·0,0175=0,017087

a=(2·0,18)/81=0,004 a=(2·0,18)/49=0,007 a=(2·0,18)/16=0,023 a=(2·0,18)/12,25=0,029 a=(2·0,18)/10,0489=0,036

VIII.Основные выводы.

  1.  Проверили зависимость углового ускорения ε от момента силы М при постоянном моменте инерции.
  2.  Проверили зависимость момента инерции J грузов от расстояния до оси вращения.

IX.Графики. 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23127. Основні закони термодинаміки. Статистичне визначення ентропії 181.5 KB
  0Начало термодинаміки . 0Начало вводить скалярну величину T для характеристики рівноважн. 1Начало термодинаміки . 1Начало вимірюється в енергетичн.
23128. Розподіл Максвела і Больцмана та їх експериментальна перевірка 82.5 KB
  Розподіл Максвела і Больцмана та їх експериментальна перевірка. Розглянемо розподіл молекул по швидкостям. Розподіл Максвела це розподіл по швидкостях не залежить від напряму швидкості то ж перейдемо до сферичної системи координат . Остаточно маємо: розподіл Максвела.
23129. Міжмолекулярна взаємодія та її прояви 92 KB
  Для газу Потенціал прямокутної ями. При стискуванні газу його густина збільшується і середня відстань між молекулами зменшується. Міжмолекулярна взаємодія неідеальність газу яскраво проявляється в процесі ДжоуляТомпсона в якому відбувається зміна температури при продавлюванні газу скрізь пористу перетинку. Для ідеального газу .
23130. Явища переносу в газах, рідинах і твердих тілах 77 KB
  Явища переносу в газах рідинах і твердих тілах. Явища переносу я. Всі явища переносу являються необоротними. 1 Процеси переносу в газах Загальне рівняння переносу G характеризує деяку молекулярну властивість віднесену до однієї молукули.
23131. Фазові перетворення першого і другого роду 55 KB
  Фазові перетворення першого і другого роду. Перетворення при яких відбуваються стрибки перших похідних від хімічного потенціалу називаються фазовими переходами першого роду. При фазових переходах першого роду виділяється або поглинається тепло: прихована теплота. рівняння Клапейрона Клаузіуса для фазових переходів першого роду.
23132. Рівняння Максвелла, як узагальнення експериментальних фактів 64 KB
  Рівняння Максвелла як узагальнення експериментальних фактів. Рівняння Максвела сформульовані на основі узагальнення емпіричних законів електричних та магнітних явищ. Ці рівняння звязують величини що характеризують електромагнітне поле з розподілами електричних зарядів та струмів в просторі. Перше рівняння випливає з експериментально встановленого закону електромагнітної індукції Фарадея: де потік вектора магнітної індукції через поверхню S.
23133. Признаки, типология и эволюция общественных систем 22 KB
  Различают эволюционный и революционный путь развития. С понятием социальной эволюции связывают: постепенное накопление изменений естественно обусловленный характер этих изменений органический характер процессов обуславливающий развитие всех процессов на основе естественных функциональных взаимосвязей С понятием социальной революции связывают: относительно быстрые изменения субъективно направляемые изменения на основе знания неорганический характер процессов Существуют 2 точки зрения на процессы развития о. Теории линейновосходящего...
23134. Культура как социальная система 21.5 KB
  Понятие и сущность культуры 2. Формы культуры 4. Понятие и сущность культуры Зарождение общества и культуры: репродуктивные стратегии; роль сексуальных ограничений в процессе зарождения и становления человеческого общества. Контдиктатный принцип культуры: культура как форма диктатуры слабых; культура как механизм инвариации проявления воли.
23135. Социальная структура и социальная стратификация 15 KB
  Социальная структура и социальная стратификация. Конкретизация понятия €œсоциальная структура€ 2. Социальная стратификация 3. Социальная мобильность 4.